EP2174326B1 - Induktiver steckverbindungsübertrager - Google Patents
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- EP2174326B1 EP2174326B1 EP08773922A EP08773922A EP2174326B1 EP 2174326 B1 EP2174326 B1 EP 2174326B1 EP 08773922 A EP08773922 A EP 08773922A EP 08773922 A EP08773922 A EP 08773922A EP 2174326 B1 EP2174326 B1 EP 2174326B1
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- H01F38/00—Adaptations of transformers or inductances for specific applications or functions
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Definitions
- the invention relates to an inductive plug connection transformer with the features specified in the preamble of claim 1.
- Such a connector transformer is for example from the WO 2004/047127 A1 or US Pat. No. 4,038,625 A known.
- a connector transformer as it is used for the contactless transmission of data or power supply signals via a plug-in coupling consisting of a male and female part, on the one hand, a primary coil having an axial winding length d2 on a core of ferromagnetic material with the axial length d1 - hereinafter referred to as "ferrite core" - sitting.
- the known connector transformer is provided with a secondary coil having an axial winding length d3.
- the ferrite core primary coil unit is radially symmetrical and axially inserted into a transfer set position. In this protrudes the ferrite core with its inserted through the secondary coil, free end over the secondary coil axially out.
- Characteristic of the prior art is the design of the dimensions and the position of the two windings of the primary and secondary coils to each other and to the ferrite core.
- the ferrite core immersed axially and radially symmetrically in the secondary coil.
- it is common to select the lengths of the two coils equal to maximize the inductive coupling k, so d2 d3.
- the invention has for its object to provide an inductive connector transformer whose coupling factor is less sensitive to a deviation of the relative positions of the individual components of the transformer from a desired position to each other.
- the invention is based essentially on a skilful asymmetric positioning of the individual transformer components to one another such that a displacement of the ferrite core primary coil unit in the secondary coil has significantly less effect on the coupling factor. In this case losses at the maximum possible coupling factor are deliberately accepted.
- the primary winding is not axially symmetrical to the ferrite core, but on one side to that end of the Ferrite core shifted towards, which first dips into the secondary coil when plugging the inductive Steckitatisübertragers in the insertion direction.
- the primary winding is displaced so far towards this free end of the ferrite core, that results in the above-mentioned supernatant d4. That is, the primary winding projects axially beyond the secondary winding by the amount d4 when the transfer target position is reached.
- the primary winding moves into the secondary winding without leaving it at the other end. Since the primary winding previously had a projection to the secondary winding, but now fully within the secondary winding, the inductive coupling between the coils has become larger due to the now smaller spatial distance. At the same time, the position of the ferrite core is shifted from the symmetrical position to the secondary winding in an asymmetrical position. This reduces the inductive coupling between the two coils.
- the invention further relates to a sensor device to which the connector transformer is connected directly.
- the primary coil 1 consists of a single or preferably multi-layer winding 2 of the axial length d2 of an insulated wire or an insulated strand.
- the primary coil 1 is seated axially asymmetrically on the ferrite core 3 in a displaced to the free end 4 position.
- FIG. 1 shows, the ferrite core 3 held by a coil holding body 5, which also carries the two electrical terminals 6, 7 for the terminal ends 8, 9 of the winding 2.
- a bobbin 10 is usually used for the enclosure of the winding 2, in the central cavity then the ferrite core 3 is seated.
- the single or preferably multi-layer winding 2 may also be applied directly to the ferrite core 3.
- Primary coil 1 and ferrite core 3 are firmly connected.
- the secondary coil 11, as in FIGS. 1 and 2 is shown, in its basic configuration on a single or preferably multi-layer winding 12 which is wound on a corresponding bobbin 13.
- the latter is also connected to a coil holding body 14 which carries the terminals 15, 16 for the terminal ends 17, 18 of the winding 12.
- the winding 12 of the secondary coil 11 can be wound through several layers over the axial winding length d3.
- the secondary winding 12 is preferably divided into two partial windings 12. 1, 12. 2 by means of a ring-shaped separating web 19 arranged centrally in the axial direction A.
- a corresponding winding scheme results Fig. 3 , which simply represents that, for example, the partial winding 12.1 is first applied as a multi-layer winding on one side of the separating web 19, then the winding is guided over the separating web 19 and the second partial winding is applied as a multi-layer winding.
- the two partial windings 12.1, 12.2 are electrically connected to each other so that when feeding a current, the windings of the windings 12.1, 12.2 would generate the same direction partial magnetic fields.
- the field lines of the two coils would thus point in the same direction and reinforce each other.
- the equidirectional flooding at a feed of a current can be achieved by the partial windings 12.1, 12.2 are electrically connected either in series or in parallel.
- the basic assignment of primary coil 1, ferrite core 3 and secondary coil 11 to each other will now be based on FIG. 1 explained.
- the relation d1>d3> d2 applies.
- the respective lengths may, for example, differ by a factor of 1.5 to 2.5, ie the ferrite core is about twice as long as the secondary coil, which in turn is about twice as long as the primary coil.
- FIG. 1 shows how out FIG. 1 Furthermore, it is clear that the ferrite core primary coil unit 1, 3 inserted so far into this secondary coil 11 until the ferrite core 3 is seated with its free end 4 in the position P1 with respect to the secondary coil 11. In this case, it is ensured by the asymmetrical positioning of the primary coil 1 on the ferrite core 3 that the primary winding 2 projects beyond the projection d4 beyond the edge 21 of the secondary winding 12 pointing in the insertion direction S.
- the ferrite core 3 with its axial length d1 in turn sits axially symmetrically with respect to the axial length d3 of the secondary winding 12.
- FIG. 4 Finally, another preferred embodiment for the winding of the secondary coil 11 is shown. This is based on the consisting of two partial windings 12.1, 12.2 secondary coil according to FIG. 3 However, wherein the partial windings 12.1, 12.2 are backed by a continuous base winding 22. Despite the dividing web 19, this winding configuration can be produced in that, during winding, a first continuous position of the coil wire is laid over the dividing web 19 along the total length d3 of the secondary coil 11. Subsequently, one of the two partial windings 12.1 or 12.2 is wound with the desired number of turns, then the winding wire over the divider 19 away and there applied the second partial winding 12.2 or 12.1 in the desired number of turns. In both partial windings 12.1, 12.2 different numbers of turns can be used. Also, more than two partial windings can be provided.
- windings 2, 12, 12.1, 12.2 and any continuous base winding 22 may consist of an insulated wire or an insulated strand.
- the windings 2, 12, 12.1, 12.2 and any continuous base winding 22 may also be constructed cantilevered as so-called "baked-on" bobbins.
- the plug-in transformer can be accommodated with its secondary coil 11 in a socket part 25 of a designated as a whole with 26 connector.
- the ferrite core primary coil unit 1, 3 is seated in a corresponding plug part 27 of the connector 26, which is removable from the socket part 25.
- the mechanical connection between socket and plug part 25, 27 is ensured by a against these two parts by ring seals 28, 29 sealed coupling ring 30.
- the mechanical design of this connector 26 is incidentally the subject of the earlier German patent application 10 2006 022 713 the applicant.
- the connector 26 with the integrated connector transformer according to the present invention is used for measuring and energy technology connection of a sensor device for measuring a chemical or physical measurement parameter.
- a pH measuring sensor 31 is shown in sections, to which a sensor head 32 is fixedly connected.
- a circuit 33 not shown, for conditioning the pH measuring sensor 31 brought up via a signal line 34, is accommodated.
- the female part 25 of the connector 26 is connected to the secondary coil 11 of the invention Steckitatisübertragers.
- the plug part 27 with the ferrite core primary coil unit 1, 3 is also provided with a circuit 35, by means of which on the one hand control and power supply signals which are brought via the transmission line 36 from a higher-level unit, such as a field device, for transmission via connector transformer be prepared.
- a higher-level unit such as a field device
- the measurement signals are processed according to the return transmission via the connector transformer.
- the power supply of this circuit 33 is derived from the above-mentioned power supply signals.
- pH measuring sensor 31 In addition to the pH measuring sensor 31, other sensors, for example for temperature detection or other sensors, such as oxygen or conductivity measuring sensors using the Steckitatisübertragers invention signal and energy supply technology can be connected to a higher-level unit.
- sensors for example for temperature detection or other sensors, such as oxygen or conductivity measuring sensors using the Steckitatisübertragers invention signal and energy supply technology can be connected to a higher-level unit.
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Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft einen induktiven Steckverbindungsübertrager mit den im Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmalen.
- Ein derartiger Steckverbindungsübertrager ist beispielsweise aus der
WO 2004/047127 A1 oderUS 4 038 625 A bekannt. Üblicherweise umfasst ein solcher Steckverbindungsübertrager, wie er für die kontaktlose Übertragung von Daten- oder Energieversorgungssignalen über eine Steckkupplung bestehend aus einem Stecker- und Buchsenteil eingesetzt wird, einerseits eine Primärspule mit einer axialen Wicklungslänge d2, die auf einem Kern aus ferromagnetischem Material mit der Axiallänge d1 - im Folgenden kurz "Ferritkern" bezeichnet - sitzt. - Andererseits ist der bekannte Steckverbindungsübertrager mit einer Sekundärspule mit einer axialen Wicklungslänge d3 versehen. In die Aufnahmeöffnung dieser Sekundärspule ist die Ferritkern-Primärspulen-Einheit radial symmetrisch und axial in eine Übertragungs-Sollposition einschiebbar. In dieser ragt der Ferritkern mit seinem durch die Sekundärspule hindurchgesteckten, freien Ende über die Sekundärspule axial hinaus.
- Kennzeichnend für den Stand der Technik ist die Auslegung der Abmessungen und der Lage der beiden Wicklungen der Primär- und Sekundärspulen zueinander und zum Ferritkern. Um nämlich eine möglichst hohe induktive Kopplung k der beiden Spulen im Sinne eines Transformators zu erreichen, taucht der Ferritkern axial und radial symmetrisch in die Sekundärspule ein. Für die hier betrachtete axiale Position heißt dies, dass im zusammengesteckten Zustand, also in der Übertragungs-Sollposition, der Abstand jedes Endes des Ferritkerns zum jeweils benachbarten Ende der Sekundärwicklung gleich ist. Ebenfalls gemäß dem oben angegebenen Stand der Technik ist es üblich, zur Maximierung der induktiven Kopplung k die Längen der beiden Spulen gleich zu wählen, also gilt d2= d3. Außerdem ist es üblich, die Länge des Ferritkerns gleich oder größer als die Länge der Sekundärspule, also d1≥ d3 zu wählen.
- Wird nun die Primärspule um eine bestimmte Distanz aus der Übertragungs-Sollposition heraus bewegt, so ergibt sich eine relative Änderung des induktiven Kopplungsfaktors k um einen Betrag dk : dk= |(k1-k2 )|/k1 mit k1= induktiver Kopplungsfaktor in der Übertragungs-Sollposition und k2= induktiver Kopplungsfaktor an der verschobenen Position. Da der Kopplungsfaktor relativ stark von den Symmetrieverhältnissen innerhalb der Übertragungsstrecke abhängt, ergeben sich bereits durch geringfügige Verschiebungen der Ferritkern-Primärspulen-Einheit zur Sekundärspule vergleichsweise große Änderungen im Kopplungsfaktor. Dies bedeutet für die Praxis, dass der induktive Steckverbindungsübertrager in seiner Übertragungsqualität stark von der möglichst genauen Positionierung der Ferritkern-Primärspulen-Einheit innerhalb der Sekundärspule abhängig ist. Unter praktischen Gesichtspunkten wäre eine geringere Empfindlichkeit des Steckverbindungsübertragers gegenüber Abweichungen der Positionen der beiden Steckverbindungskomponenten unter verschiedenen Aspekten wünschenswert. So könnte die Fertigungsgenauigkeit der Steckverbindungskomponenten weniger kritisch ausgelegt werden. Ferner sind derartige Steckverbindungen im rauen Industriealltag Verschmutzungen und Ablagerungen unterworfen, die eine exakte Positionierung der Steckverbindungskomponenten verhindern können. Auch für diesen Fall soll der Übertrager noch mit einem befriedigenden Kopplungsfaktor arbeiten können. Ausgehend von dieser Problematik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen induktiven Steckverbindungsübertrager anzugeben, dessen Kopplungsfaktor weniger empfindlich gegenüber einer Abweichung der Relativpositionen der einzelnen Komponenten des Übertragers von einer Sollposition zueinander ist.
- Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichnungsteil des Anspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst. Der induktive Steckverbindungsübertrager ist folglich charakterisiert durch
- gestaffelte Axiallängen von Ferritkern, Primär- und Sekundärspule gemäß der Beziehung d1 > d3 > d2,
- eine axial asymmetrisch verschobene Positionierung der Primärspule auf dem Ferritkern in Richtung zu dessen freien Ende hin, und
- eine Positionierung der Primärspule in der Übertragungs-Sollposition innerhalb der Sekundärspule derart, dass die Primärspule auf einer Teillänge axial über die Sekundärspule um einen Überstand d4 < d2 hinausragt.
- Die Erfindung beruht im Wesentlichen auf einer geschickten asymmetrischen Positionierung der einzelnen Übertragerkomponenten zueinander der Art, dass eine Verschiebung der Ferritkern-Primärspulen-Einheit in der Sekundärspule deutlich geringere Auswirkungen auf den Kopplungsfaktor hat. Dabei werden Einbußen beim maximal möglichen Kopplungsfaktor bewusst in Kauf genommen.
- Im Gegensatz zum Stand der Technik, liegt die Primärwicklung nicht axial symmetrisch zu dem Ferritkern, sondern einseitig zu demjenigen Ende des Ferritkerns hin verschoben, das beim Zusammenstecken des induktiven Steckverbindungsübertragers in Steckrichtung zuerst in die Sekundärspule eintaucht. Die Primärwicklung ist dabei so weit zu diesem freien Ende des Ferritkerns hin verschoben, dass sich der oben erwähnte Überstand d4 ergibt. Das heißt, die Primärwicklung ragt in axialer Richtung über die Sekundärwicklung um den Betrag d4 hinaus, wenn die Übertragungs-Sollposition erreicht ist.
- Wird die Ferritkern-Primärspulen-Einheit nun ausgehend von dieser Position entgegen der Steckrichtung aus der Sekundärspule herausgezogen, so bewegt sich die Primärwicklung in die Sekundärwicklung hinein, ohne diese am anderen Ende wieder zu verlassen. Da die Primärwicklung vorher einen Überstand zur Sekundärwicklung besaß, nun aber voll innerhalb der Sekundärwicklung liegt, ist die induktive Kopplung zwischen den Spulen aufgrund des nun geringeren räumlichen Abstands größer geworden. Gleichzeitig wird die Position des Ferritkerns aus der symmetrischen Lage zur Sekundärwicklung in eine unsymmetrische Position verschoben. Dadurch verringert sich aber die induktive Kopplung zwischen den beiden Spulen. Durch diese beiden gegenläufigen Effekte wird eine Kompensationswirkung erreicht. Die relative Änderung des induktiven Kopplungsfaktors k um den Betrag dk mit dk= (k1-k2)/ k1 ist bei der Verschiebung um einen bestimmten Weg deutlich kleiner als beim induktiven Steckverbinder nach dem Stand der Technik, wenn dort der gleiche relative Verschiebeweg der Spulen aus der Überragungs-Sollposition durchgeführt wird.
- Die Erfindung betrifft ferner eine Sensoreinrichtung, an die der Steckverbindungsübertrager direkt angebunden ist.
- In den abhängigen Ansprüchen sind bevorzugte Weiterbildungen des Steckverbindungsübertragers angegeben, deren Merkmale, Einzelheiten und Vorteile zur Vermeidung von Wiederholungen in der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigen:
- Fig. 1
- eine schematische Seitenansicht eines Steckverbindungsübertragers mit Ferritkern-Primärspulen-Einheit und Sekundärspule in voneinander getrenntem Zustand, jedoch mit einer axialen Zuordnung entsprechend der Übertragungs-Sollposition,
- Fig. 2
- eine schematische Axialansicht eines Steckverbindungsübertragers in zusammengestecktem Zustand,
- Fig. 3
- ein Wicklungsschema für die Primär- und Sekundärspule mit einer Aufteilung der Sekundärspule in zwei Teilwicklungen,
- Fig. 4
- ein Wicklungsschema analog
Fig. 3 in einer weiteren Ausführungsform für die Sekundärspule, und - Fig. 5
- einen ausschnittsweisen Axialschnitt durch eine physikalischchemischen Sensoreinrichtung mit direkt angeflanschtem Steckverbindungsübertrager.
- Wie aus
Figur 1 deutlich wird, besteht die Primärspule 1 aus einer ein- oder vorzugsweise mehrlagigen Wicklung 2 der Axiallänge d2 aus einem isolierten Draht oder einer isolierten Litze. Die Primärspule 1 sitzt axial asymmetrisch auf dem Ferritkern 3 in einer zu dessen freien Ende 4 hin verschobenen Position. Wie ferner ausFigur 1 hervorgeht, wird der Ferritkern 3 von einem Spulenhaltekörper 5 gehalten, der auch die beiden elektrischen Anschlüsse 6, 7 für die Anschlussenden 8, 9 der Wicklung 2 trägt. - Für die Einfassung der Wicklung 2 wird im Übrigen üblicherweise ein Spulenkörper 10 verwendet, in dessen zentralem Hohlraum dann der Ferritkern 3 sitzt. Alternativ dazu kann die ein- oder vorzugsweise mehrlagige Wicklung 2 auch direkt auf den Ferritkern 3 aufgebracht sein. Primärspule 1 und Ferritkern 3 sind fest miteinander verbunden.
- Die Sekundärspule 11, wie sie in
Figur 1 und 2 gezeigt ist, weist in ihrer Grundkonfiguration eine ein- oder vorzugsweise mehrlagige Wicklung 12 auf, die auf einem entsprechenden Spulenkörper 13 gewickelt ist. Letzterer ist ebenfalls mit einem Spulenhaltekörper 14 verbunden, der die Anschlüsse 15, 16 für die Anschlussenden 17, 18 der Wicklung 12 trägt. - Grundsätzlich kann die Wicklung 12 der Sekundärspule 11 mehrlagig über die axiale Wicklungslänge d3 durchgehend gewickelt sein. Bevorzugtermaßen ist die Sekundärwicklung 12 jedoch in zwei Teilwicklungen 12.1, 12.2 durch einen in Axialrichtung A mittig angeordneten, ringförmig umlaufenden Trennsteg 19 geteilt. Ein entsprechendes Wicklungsschema ergibt sich aus
Fig. 3 , das vereinfacht wiedergibt, dass beispielsweise zuerst die Teilwicklung 12.1 als mehrlagige Wicklung auf der einen Seite des Trennsteges 19 angelegt, dann die Wicklung über den Trennsteg 19 geführt und die zweite Teilwicklung als mehrlagige Wicklung angelegt werden. Die beiden Teilwicklungen 12.1, 12.2 werden dabei elektrisch miteinander so verbunden, dass bei Einspeisung eines Stromes die Windungen der Wicklungen 12.1, 12.2 gleichsinnige Teilmagnetfelder erzeugen würden. Die Feldlinien der beiden Spulen würden also in die gleiche Richtung zeigen und sich gegenseitig verstärken. Die gleichsinnige Durchflutung bei einer Einspeisung eines Stromes lässt sich dabei erreichen, indem die Teilwicklungen 12.1, 12.2 passend entweder in Serie oder parallel elektrisch verschaltet werden. - Die grundsätzliche Zuordnung von Primärspule 1, Ferritkern 3 und Sekundärspule 11 zueinander wird nun anhand von
Figur 1 erläutert. So gilt für die Axiallängen d1, d2, d3 von Ferritkern 3, Primärspule 1 und Sekundärspule 11 die Beziehung d1 > d3 > d2. Die jeweiligen Längen können beispielsweise um den Faktor 1,5 bis 2,5 differieren, d.h. der Ferritkern ist etwa doppelt so lang wie die Sekundärspule, diese wiederum etwa doppelt so lang wie die Primärspule. - Wie aus
Figur 1 ferner deutlich wird, wird die Ferritkern-Primärspulen-Einheit 1, 3 so weit in diese Sekundärspule 11 eingeschoben, bis der Ferritkern 3 mit seinem freien Ende 4 in der Position P1 bezüglich der Sekundärspule 11 sitzt. Dabei ist durch die asymmetrische Positionierung der Primärspule 1 auf dem Ferritkern 3 dafür gesorgt, dass die Primärwicklung 2 um den Überstand d4 über den in Einschubrichtung S weisenden Rand 21 der Sekundärwicklung 12 hinaussteht. Der Ferritkern 3 mit seiner Axiallänge d1 sitzt wiederum axial symmetrisch bezogen auf die Axiallänge d3 der Sekundärwicklung 12. - Wie oben bereits kurz erläutert, wird bei einem Herausziehen der Ferritkern-Primärspulen-Einheit 1, 3 aus der Sekundärspule 11 beispielsweise um einen Weg D2 in eine Position P2 des freien Endes 4 des Ferritkerns zum einen die Primärwicklung 2 in die Sekundärwicklung 12 hineinbewegt, ohne dass die Primärwicklung 1 am anderen Ende wieder aus der Sekundärspule 11 heraustritt. Da die Primärwicklung 2 den Überstand d4 zur Sekundärwicklung 12 besaß, nun aber voll innerhalb der Sekundärwicklung 12 liegt, ist die induktive Kopplung zwischen den beiden Wicklungen 2, 12 aufgrund des nun geringeren räumlichen Abstandes größer geworden. Gleichzeitig hat sich die Position des Ferritkerns 3 aus der symmetrischen Lage zur Sekundärwicklung 12 in eine unsymmetrische Position verschoben. Dadurch verringert sich die induktive Kopplung zwischen Primärwicklung 2 und Sekundärwicklung 12. Durch diese beiden gegenläufigen Effekte wird eine Kompensationswirkung erreicht, so dass die relative Änderung des induktiven Kopplungsfaktors zwischen den beiden Wicklungen 2, 12 bei der Verschiebung um den Weg D2 deutlich kleiner als bei einem induktiven Steckverbindungsübertrager nach dem Stand der Technik bei gleichem Verschiebeweg ist.
- In
Figur 4 ist schließlich eine weitere bevorzugte Ausführungsform für die Bewicklung der Sekundärspule 11 dargestellt. Diese geht aus von der aus zwei Teilwicklungen 12.1, 12.2 bestehenden Sekundärspule gemäßFigur 3 , wobei jedoch die Teilwicklungen 12.1, 12.2 durch eine durchgehende Basiswicklung 22 unterlegt sind. Diese Wicklungskonfiguration kann trotz des Trennsteges 19 dadurch erzeugt werden, dass beim Wickeln eine erste durchgängige Lage des Spulendrahtes über den Trennsteg 19 hinweg entlang der Gesamtlänge d3 der Sekundärspule 11 gelegt wird. Anschließend wird eine der beiden Teilwicklungen 12.1 oder 12.2 mit der gewünschten Windungszahl gewickelt, dann der Wickeldraht über den Trennsteg 19 hinweg geführt und dort die zweite Teilwicklung 12.2 oder 12.1 in der gewünschten Windungszahl aufgebracht. Bei beiden Teilwicklungen 12.1, 12.2 können unterschiedliche Windungszahlen verwendet werden. Auch können mehr als zwei Teilwicklungen vorgesehen sein. - Abschließend ist festzuhalten, dass die Wicklungen 2, 12, 12.1, 12.2 sowie eine etwaige durchgehende Basiswicklung 22 aus einem isolierten Draht oder einer isolierten Litze bestehen können. Statt der Verwendung eines Spulenkörpers 10, 13 können die Wicklungen 2, 12, 12.1, 12.2 sowie eine etwaige durchgehende Basiswicklung 22 auch freitragend als sogenannte "Backlackspulen" aufgebaut sein.
- Wie aus
Fig. 5 deutlich wird, kann der Steckverbindungsübertrager mit seiner Sekundärspule 11 in einem Buchsenteil 25 eines als Ganzes mit 26 bezeichneten Steckverbinders untergebracht sein. Die Ferritkern-Primärspulen-Einheit 1, 3 sitzt in einem entsprechenden Steckerteil 27 des Steckverbinders 26, das vom Buchsenteil 25 abziehbar ist. Die mechanische Verbindung zwischen Buchsen- und Steckerteil 25, 27 wird über einen gegen diese beiden Teile durch Ringdichtungen 28, 29 abgedichteten Überwurfring 30 gewährleistet. Die mechanische Ausbildung dieses Steckverbinders 26 ist im Übrigen Gegenstand der älteren deutschen Patentanmeldung10 2006 022 713 der Anmelderin. - Der Steckverbinder 26 mit dem integrierten Steckverbindungsübertrager gemäß der vorliegenden Erfindung dient zur mess- und energietechnischen Anbindung einer Sensoreinrichtung zur Messung eines chemischen oder physikalischen Messparameters. Im vorliegenden Falle ist ein pH-Messsensor 31 ausschnittsweise gezeigt, mit dem fest ein Sensorkopf 32 verbunden ist. Darin ist eine nicht näher dargestellte Schaltung 33 zur Aufbereitung der vom pH-Messsensor 31 über eine Signalleitung 34 herangeführten pH-Messsignale untergebracht. Direkt am Sensorkopf 32 ist das Buchsenteil 25 des Steckverbinders 26 mit der Sekundärspule 11 des erfindungsgemäßen Steckverbindungsübertragers angebunden.
- Das Steckerteil 27 mit der Ferritkern-Primärspulen-Einheit 1, 3 ist ebenfalls mit einer Schaltung 35 versehen, mittels derer einerseits Steuer- und Energieversorgungssignale, die über die Übertragungsleitung 36 von einer übergeordneten Einheit, wie beispielsweise einem Feldgerät herangeführt werden, zur Übertragung via Steckverbindungsübertrager aufbereitet werden. In der Schaltung 33 im Sensorkopf 32 werden entsprechend die Messsignale zur Rückübertragung über den Steckverbindungsübertrager aufbereitet. Die Energieversorgung dieser Schaltung 33 wird von den oben erwähnten Energieversorgungssignalen abgeleitet.
- Neben dem pH-Messsensor 31 können auch weitere Sensoren, beispielsweise zur Temperaturerfassung oder auch andere Sensoren, wie beispielsweise Sauerstoff- oder Leitfähigkeits-Messsensoren mit Hilfe des erfindungsgemäßen Steckverbindungsübertragers signal- und energieversorgungstechnisch an eine übergeordnete Einheit angebunden werden.
Claims (10)
- Induktiver Steckverbindungsübertrager umfassend- einen Ferritkern (3) mit einer Axiallänge d1,- eine auf dem Ferritkern (3) sitzende Primärspule (1) mit einer axialen Wicklungslänge d2, und- eine Sekundärspule (11) mit einer axialen Wicklungslänge d3, in die die Ferritkern-Primärspulen-Einheit (1,3) radial symmetrisch und axial in eine Übertragungs-Sollposition (P1) einschiebbar ist, in der der Ferritkern (3) mit seinem durch die Sekundärspule (11) hindurch gesteckten, freien Ende (4) über diese axial hinausragt,
gekennzeichnet durch- gestaffelte Axiallängen von Ferritkern (3), Primär- (1) und Sekundärspule (11) gemäß der Beziehung d1 > d3 > d2,- eine axial asymmetrisch verschobene Positionierung der Primärspule (1) auf dem Ferritkern (3) in Richtung zu dessen freien Ende (4) hin, und- eine Positionierung der Primärspule (1) in der Übertragungs-Sollposition (P1) innerhalb der Sekundärspule (11) derart, dass die Primärspule (1) auf einer Teillänge axial über die Sekundärspule (11) um einen Überstand d4 < d2 hinausragt. - Steckverbindungsübertrager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Primärspule (1) eine axial durchgehende, ein- oder mehrlagige Wicklung (2) der Wicklungslänge d2 aufweist.
- Steckverbindungsübertrager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sekundärspule (11) eine axial durchgehende. ein- oder mehrlagige Wicklung (12) der Wicklungslänge d3 aufweist.
- Steckverbindungsübertrager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sekundärspule (11) mindestens zwei in Axialrichtung benachbarte, ein- oder mehrlagige Teilwicklungen (12.1, 12.2) der Gesamtwicklungslänge d3 aufweist, die so miteinander verschaltet sind, dass sie bei Stromeinspeisung gleichsinnige Teilmagnetfelder erzeugen.
- Steckverbindungsübertrager nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilwicklungen (12.1, 12.2) durch einen ringförmigen Trennsteg (19) axial voneinander getrennt sind.
- Steckverbindungsübertrager nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilwicklungen (12.1, 12.2) von einer axial durchgehenden Basiswicklung (22) unterlegt sind.
- Steckverbindungsübertrager nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilwicklungen (12.1, 12.2) unterschiedliche Windungszahlen aufweisen.
- Steckverbindungsübertrager nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ferritkern-Primärspulen-Einheit (1, 3) und Sekundärspule (11) in einem Stecker- oder Buchsenteil (25, 27) eines Steckverbinders (26) zur Übertragung von Mess- und/oder Energieversorgungssignalen angeordnet ist.
- Sensoreinrichtung zur Messung eines Parameters, insbesondere eines chemischen oder physikalischen Messparameters, umfassend einen Sensor (31) zur Erzeugung von Messsignalen und einen Sensorkopf (32) zu deren Aufbereitung, dadurch gekennzeichnet, dass ein Steckverbindungsübertrager nach einem der vorgenannten Ansprüche mit seiner Ferritkern-Primärspulen-Einheit (1, 3) oder seiner Sekundärspule (11) am Sensorkopf (32) angebracht ist.
- Sensoreinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Ferritkern-Primärspulen-Einheit (1, 3) oder Sekundärspule (11) in einem fest mit dem Sensorkopf (32) verbundenen Stecker- oder Buchsenteil (25, 27) des Steckverbinders (26) angeordnet sind.
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