EP4054022B1 - Steckdose mit erhöhtem personenschutz und verfahren zum betrieb einer solchen steckdose - Google Patents

Steckdose mit erhöhtem personenschutz und verfahren zum betrieb einer solchen steckdose Download PDF

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EP4054022B1
EP4054022B1 EP22401004.1A EP22401004A EP4054022B1 EP 4054022 B1 EP4054022 B1 EP 4054022B1 EP 22401004 A EP22401004 A EP 22401004A EP 4054022 B1 EP4054022 B1 EP 4054022B1
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EP
European Patent Office
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socket
circuit board
relay
insertion depth
printed circuit
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EP4054022A1 (de
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Eduard Era
Nik Biniossek
Christian Haugk
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Albrecht Jung GmbH and Co KG
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Albrecht Jung GmbH and Co KG
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    • H01R24/76—Two-part coupling devices, or either of their cooperating parts, characterised by their overall structure with sockets, clips or analogous contacts and secured to apparatus or structure, e.g. to a wall
    • H01R24/78—Two-part coupling devices, or either of their cooperating parts, characterised by their overall structure with sockets, clips or analogous contacts and secured to apparatus or structure, e.g. to a wall with additional earth or shield contacts

Definitions

  • the invention relates to a socket with increased personal protection with a central piece surrounded by a design frame and a base part fixed to a support ring for connecting a first connection for an outer conductor and a second connection for a neutral conductor, which can be connected to the power supply network, wherein a power supply unit can be fixed to the base part, which on the one hand comes into operative contact with the base part and on the other hand is provided for the electrical connection of at least one electrical functional module, wherein the power supply unit has at least one connection socket for connecting the at least one electrical functional module, into which connection socket a plug connector is inserted in a contacting manner, which central piece has openings for the two connections.
  • the invention further relates to a method for the switchable operation of such a socket.
  • Such sockets are generally designed to create an easily separable electrical connection to a consumer via a suitably designed plug and, if necessary, an electrical cable connected to it.
  • Such electrical safety sockets are often equipped with a personal or contact protection device.
  • the increased personal or contact protection is usually achieved by using a locking element, which can be designed as a sliding piece, a rotating piece, etc. can.
  • a locking element which usually interacts with a spring means, automatically shields the live contact parts of the electrical plug device or mechanically locks the two plug openings as soon as the plug is pulled out of the safety socket or plug device.
  • Such an electrical safety socket is protected by the EN 10 2017 102 548 B3
  • Such an electrical safety socket has a base part equipped with an earthing bracket and is intended for connecting a plug with corresponding plug pins and earth contacts.
  • the base part has the contact parts necessary for contacting the plug pins and earth contacts as well as the contact parts required for connecting the electrical cables, whereby the base part is equipped with a carrier and a socket central piece intended to accommodate the plug to be connected.
  • a contact protection device is provided which automatically blocks the plug openings intended for the insertion of the two plug pins by means of a locking element when it assumes its locking position and only releases them when the two plug pins of the plug are inserted into the plug openings at the same time. Even with such a design of a contact protection device, a high level of protection against the The introduction of foreign objects is achieved or contact with electrical contact parts by foreign objects is effectively prevented.
  • WO 2017 / 205 252 A1 discloses a socket that can release a flow of energy by inserting an earthing pin of a corresponding plug.
  • a sensor is activated when it is contacted by an earthing pin, whereby neither an explicit detection of the insertion depth nor of two openings that correspond to the outer or neutral conductor is carried out simultaneously.
  • EP 2 751 883 B1 shows a USB socket with a circuit board that is intended to enable an electrical connection of an MP3 player or a mobile device.
  • EP 2 751 883 B1 does not address personal protection or safety-related aspects. Detection of the insertion depth is not disclosed.
  • EP 1 856 773 B1 discloses a socket with switching elements that are actuated by plug pins that are inserted and are connected to a circuit board, wherein the switching elements are insulated from the socket. An insertion depth detection that would provide sufficient personal protection is not disclosed.
  • WO 2009 / 140 171 A2 shows a socket with a motion sensor that detects the movement of a plug pin in the opening of a socket.
  • the WO 2009 / 140 171 A2 - The object in question has a removal detector which is connected to the motion sensor to trigger further actions in response to the movement to avoid an arc. This is done in WO 2009 / 140 171 A2 no insertion depth detection, but rather a movement and removal detection of a plug pin, which would contribute to personal protection.
  • the invention is therefore based on the object of creating a socket with increased personal protection, in particular when inserting foreign objects into the plug openings in the central piece provided for the insertion of the two plug pins.
  • the core idea of the invention is that the socket according to the invention is able to detect the insertion depth of a plug pin inserted into the openings of the central piece using a sensor. Only when the socket's evaluation unit detects a permissible detected insertion depth of a plug pin is the switchable relay to which the socket is connected switched so that the openings of the two connections (neutral conductor and outer conductor) of the socket are live. The evaluation is ultimately based on a comparison of the detected insertion depth with a permissible range of insertion depth.
  • the socket according to the invention with increased personal protection has a central piece surrounded by a design frame and a base part fixed to a support ring for connecting a first connection for an external conductor and a second connection for a neutral conductor, which can be connected to the power supply network, wherein a voltage supply unit can be fixed to the base part.
  • the power supply unit is on the one hand in contact with the base part and on the other hand is intended for the electrical connection of at least one electrical functional module.
  • a functional module can be, for example, a lighting device or one or more USB ports, which are integrated flush with the design frame in the central piece, which has openings for the two ports.
  • the power supply unit has at least one connection socket, into which connection socket a plug connector is inserted in a contacting manner.
  • such a device has a circuit board in the base part, which has at least one sensor for detecting the insertion depth of the plug pins to be inserted into the openings of the central piece.
  • such a device according to the invention also has a circuit board adjacent to the central piece, having an electrical/electronic functional component and insertable into the central piece (creates additional installation space for electrical components).
  • the circuit board comprises a second sensor for detecting the insertion depth. This further improves the detection of the insertion depth in terms of its reliability. Ultimately, in order to overcome such a security level, a person would have to insert two foreign objects into the openings of the socket at the same time, which would lead to a correct insertion depth as part of the evaluation by the evaluation unit.
  • the at least one sensor is designed as a linear potentiometer, so that a gradual detection of the insertion depth is also possible. This allows a more detailed analysis of the insertion depth by the evaluation unit, up to a sub-millimeter-precise detection of the insertion depth.
  • the socket includes a transmitter for transmitting the detected insertion depth or a corresponding signal to a terminal device, in particular a mobile terminal device.
  • a transmitter for transmitting the detected insertion depth or a corresponding signal to a terminal device, in particular a mobile terminal device. This can, for example, send warnings to a parent operating the terminal device if a child makes unwanted use of the socket.
  • the transmitter is a radio transmitter arranged on the circuit board, in particular a Bluetooth transmitter, a Zigbee transmitter or a WLAN transmitter.
  • the relay is arranged in a socket, in particular in the base part. This makes it easy to ensure that the socket is only live when this is desired, i.e. when the correct insertion depth has been detected.
  • the relay is arranged in an actuator connected to the socket. This allows the user to achieve the desired advantageous effects of the invention in a simple manner and by way of retrofitting.
  • the socket according to the invention is connected to a relay in the series-mounted device in the sub-distribution. This allows that in the case of By detecting certain acceleration patterns or positions, entire circuits, such as socket circuits within a room, can be switched off without interrupting the lighting circuit. This has the advantage of protecting the people concerned without them standing in the dark and possibly injuring themselves in an accident.
  • a flexible circuit board section extends from the circuit board and has the connector, which can be spread out for mounting the socket, can be deflected out of the plane of the circuit board.
  • This flexible circuit board section is joined to a receptacle of a receiving section of a housing part connected to the circuit board, which extends in the direction of the power supply unit, for electrically connecting the connector of the circuit board to the connection socket of the power supply unit.
  • the flexible circuit board section provides additional installation space without affecting the installation depth and the assembly effort.
  • this embodiment of the invention is a particularly space-saving and easy-to-manufacture embodiment that allows different electronic components to be accommodated on different circuit boards in a space-saving manner.
  • the socket has a lighting device integrated into the central piece, which is designed to emit a corresponding optical signal when a permissible insertion depth is detected. This ensures that the user can immediately see whether a plug has been inserted correctly.
  • actuation of the socket means in particular inserting or removing objects into the openings of the central piece, in particular inserting or removing a plug.
  • Such a method according to the invention ensures that a regularly voltage-free state is only required for the operation of the electrical/electronic socket according to the invention.
  • the evaluation of whether the actuation is correct is carried out in an evaluation unit in which certain insertion depths (discrete or gradual ranges) are stored, whereby a comparison is made between the recorded insertion depths and the stored insertion depths.
  • the evaluation of the evaluation unit includes a verification that the insertion depth detected by the at least one sensor is constant over a period of time, for example in the range of 200 ms to 2000 ms, and only in this case is the relay (R) switched on.
  • R relay
  • the reliability of the personal protection is further improved by comparing the insertion depth detected by the sensors with each other in the evaluation unit and only if the deviation between the two insertion depths falls below a predeterminable value, the relay (R) is switched on.
  • the socket 1 according to the invention, shown in perspective in an exploded view, comprises, in addition to a design frame 2, an attachment A and an insert E.
  • the attachment A comprises a central piece 3, a circuit board LA which has several electrical/electronic functional components (in particular a radio transmitter and/or a lighting device 5 designed as an LED and/or an evaluation electronics) and can be inserted into the central piece 3, and a housing part GF which is connected, for example by means of a snap-in mechanism, to the associated recess in the circuit board LA.
  • Figure 1 shows, preferably from the circuit board LA, a flexible circuit board section F which can be spread apart for mounting the socket 1 according to the invention, can be deflected from the plane of the circuit board LA and has a connector 6.
  • the flexible circuit board section F is joined to a receptacle of a receptacle section of the housing part GF connected to the circuit board LA, which receptacle section extends in the direction of the power supply unit S.
  • the flexible circuit board section F offers the advantage that electrical/electronic functional components can be connected to the circuit board LA without loss of installation space. This is advantageously accompanied by a particularly effective use of the available installation volume.
  • the insert E comprises a support ring 7, a base part 8 and a power supply unit S.
  • the power supply unit S is designed to be connected to a power supply of a building installation technology and to convert the voltage provided into a required supply voltage, for example 3.5V.
  • at least one sensor X is housed in the base part 8 of the insert E, which are suitable for detecting the insertion depth of plug pins ST to be inserted into the openings of the central piece 3.
  • the sensors X are located on the circuit board LE in the base part 8, while the circuit board LE is housed in a housing formed from a housing base G and a housing cover GD.
  • the socket 1 has an evaluation unit that is suitable for evaluating whether the detected insertion depth is correct.
  • the socket 1 is connected to a switchable relay R, which relay R can be switched depending on the detection of the insertion depth or the evaluation.
  • the relay R is arranged, for example, in the base part 8 or adjacent to the circuit board LE.
  • the Figure 2 The insert E shown shows the sensors X in more detail. These sensors X, in conjunction with the evaluation unit, provide a discrete information about whether the detected insertion depth is correct.
  • FIG 3 shows the socket 1 according to the invention, in particular the insert E, in a top view.
  • the two sensors X can be seen.
  • the circuit board LE accommodated in the housing, on which the sensors X are arranged. A high degree of modularity can be achieved with such a housing.
  • Figure 4 visualizes the socket 1 according to the invention in cross-section, once before reaching the required, correct insertion depth of a plug pin ST (left) and once when reaching the same (right).
  • the sensor X is mechanically compressed, whereby the sensor X is a pressure sensor. This compression, which results in pressure, can be converted, for example, via the evaluation unit into a corresponding signal for switching the relay R arranged on the wall side of the circuit board LE.
  • Figure 5 is a cross-sectional view of a socket 1 according to the invention, wherein the sensor X is a magnetic sensor which detects the extent to which the magnet M located on a plug pin ST approaches the sensor X in the insertion direction and thus determines the insertion depth.
  • the signal can be fed to the circuit board LE via a cable connected to the sensor X.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Details Of Connecting Devices For Male And Female Coupling (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Steckdose mit einem erhöhten Personenschutz mit einem, von einem Designrahmen umgebenen Zentralstück und einem an einem Tragring festgelegten Sockelteil zum Anschluss eines ersten Anschlusses für einen Außenleiter und eines zweiten Anschlusses für einen Neutralleiter, die an das Energieversorgungsnetz anschließbar sind, wobei am Sockelteil eine Spannungsversorgungseinheit festlegbar ist, die einerseits kontaktgebend mit dem Sockelteil in Wirkverbindung kommt und die andererseits zum elektrischen Anschluss zumindest einer elektrischen Funktionsbaugruppe, vorgesehen ist, wobei die Spannungsversorgungseinheit zum Anschluss der zumindest einen elektrischen Funktionsbaugruppe zumindest eine Anschlussbuchse aufweist, in welche Anschlussbuchse ein Steckverbinder kontaktierend eingesetzt ist, welches Zentralstück Öffnungen für die beiden Anschlüsse aufweist. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum schaltbaren Betrieb einer solchen Steckdose.
  • Derartige oft als elektrische Schutzkontaktsteckdosen ausgeführte Steckdosen sind in der Regel dafür vorgesehen, nach Bedarf über einen entsprechend ausgebildeten Stecker und gegebenenfalls eine daran angeschlossene elektrische Leitung eine leicht wieder trennbare elektrisch leitende Verbindung zu einem Verbraucher herzustellen. Oftmals sind solche elektrischen Schutzkontaktsteckdosen mit einer Personenbeziehungsweise Berührungsschutzvorrichtung versehen. Der erhöhte Personen- beziehungsweise Berührungsschutz wird herkömmlicherweise durch die Verwendung eines Sperrelementes verwirklicht, welches zum Beispiel als Schiebestück, als Drehstück und so weiter ausgebildet sein kann. Ein solches, regelmäßig mit einem Federmittel zusammenwirkendes Sperrelement schirmt automatisch die spannungsführenden Kontaktteile der elektrischen Steckvorrichtung ab beziehungsweise sperrt die beiden Steckeröffnungen mechanisch, sobald der Stecker aus der Schutzkontaktsteckdose beziehungsweise Steckvorrichtung herausgezogen wurde. Somit ist ein einfaches Einführen von anderen Gegenständen, auch Fremdgegenstände genannt, als das Einführen eines zugehörigen Steckers mit entsprechenden Steckerstiften wirksam vermieden, während sich das Sperrelement in seiner Sperrstellung befindet. Nur beim Einführen eines geeigneten Steckers wird das Sperrelement auf einfache Art und Weise beiseitegeschoben und gibt damit die Steckeröffnungen frei, so dass die Steckerstifte des geeigneten Steckers ordnungsgemäß mit den spannungsführenden Kontaktteilen der Steckvorrichtung durch die beiden Öffnungen des Zentralstücks in Verbindung treten können.
  • Eine derartige elektrische Schutzkontaktsteckdose ist durch die DE 10 2017 102 548 B3 bekannt geworden. Eine solche elektrische Schutzkontaktsteckdose weist ein mit einem Erdungsbügel ausgestattetes Sockelteil auf und ist zum Anschluss eines entsprechende Steckerstifte und Erdkontakte aufweisenden Steckers vorgesehen. Das Sockelteil weist die zur Kontaktierung der Steckerstifte und Erdkontakte sowie der zum Anschluss der elektrischen Kabel notwendigen Kontaktteile auf, wobei das Sockelteil mit einem Träger und einem zur Aufnahme des anzuschließenden Steckers vorgesehenen Steckdosenzentralstück ausgerüstet ist. Es ist eine Berührungsschutzvorrichtung vorgesehen, die die zur Einführung der beiden Steckerstifte vorgesehenen Steckeröffnungen mittels eines Sperrelementes bei Einnahme seiner Sperrstellung automatisch sperrt und nur dann freigibt, wenn die beiden Steckerstifte des Steckers gleichzeitig in die Steckeröffnungen eingeführt werden. Bereits durch eine derartige Ausführung einer Berührungsschutzvorrichtung wird eine hohe Schutzwirkung gegen das Einführen von Fremdgegenständen erreicht, beziehungsweise das Berühren von elektrischen Kontaktteilen durch Fremdgegenstände, wirkungsvoll verhindert.
  • Problematisch bei derartigen Schutzkontaktsteckdosen ist, dass der mechanische Berührungsschutz grundsätzlich mit verhältnismäßig einfachen Mitteln überwunden werden kann, so dass der Personenschutz unerwünschter Weise außer Kraft gesetzt werden kann.
  • WO 2017 / 205 252 A1 offenbart eine Steckdose, die anhand eines einzuführenden Erdungsstiftes eines dazu korrespondierenden Steckers einen Energiefluss freigeben kann. Dabei wird ein Sensor betätigt, sofern er durch einen Erdungsstift kontaktiert wird, wobei weder eine explizite Detektion der Einstecktiefe noch in zwei Öffnungen, die zum Außen- bzw. Neutralleiter korrespondieren, gleichzeitig vorgenommen wird.
  • EP 2 751 883 B1 zeigt eine, eine Leiterplatte aufweisende, USB-Steckdose, die einen elektrischen Anschluss eines MP3-Players oder eines Mobilgerätes ermöglichen soll. EP 2 751 883 B1 thematisiert weder den Personenschutz noch sicherheitstechnische Aspekte. Eine Detektion der Einstecktiefe wird nicht offenbart.
  • EP 1 856 773 B1 offenbart eine Steckdose mit durch einzuführende Steckerstifte zu betätigende Schaltelementen, die an eine Leiterplatte angeschlossen sind, wobei die Schaltelemente vom Sockel isoliert sind. Eine Einstecktiefendetektion, die ausreichend Personenschutz bieten würde, wird nicht offenbart.
  • WO 2009 / 140 171 A2 zeigt eine Steckdose mit einem Bewegungssensor, der eine Bewegung eines Steckerstiftes in die Öffnung einer Steckdose erfasst. Zudem weist der WO 2009 / 140 171 A2 - gemäße Gegenstand einen Entnahmedetektor auf, der mit dem Bewegungssensor verbunden ist, um als Reaktion auf die Bewegung weitere Aktionen auszulösen, um einen Lichtbogen zu vermeiden. Damit wird in WO 2009 / 140 171 A2 keine Einstecktiefendetektion, sondern eine Bewegungs- und Entnahmedetektion eines Steckerstiftes offenbart, die zum Personenschutz beitragen würde.
  • Ausgehend von diesem diskutierten Stand der Technik liegt der Erfindung daher die Aufgabe zugrunde, eine Steckdose mit einem erhöhten Personenschutz zu schaffen, insbesondere beim Einführen von Fremdgegenständen in die zur Einführung der beiden Steckerstifte vorgesehenen Steckeröffnungen in dem Zentralstück.
  • Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Steckdose gemäß Hauptanspruch 1.
  • Der Kerngedanke der Erfindung besteht darin, dass die erfindungsgemäße Steckdose dazu in der Lage ist, die Einstecktiefe eines in die Öffnungen des Zentralstücks eingesteckten Steckerstiftes durch einen Sensor zu erfassen. Nur wenn die Auswerteeinheit der Steckdose eine zulässige detektierte Einstecktiefe eines Steckerstiftes erfasst, wird das schaltbare Relais, an das die Steckdose angeschlossen ist, so geschaltet, dass die Öffnungen der beiden Anschlüsse (Neutralleiter und Außenleiter) der Steckdose spannungsführend sind. Die Auswertung basiert letztlich auf einem Vergleich der erfassten Einstecktiefe mit einem zulässigen Bereich der Einstecktiefe.
  • Die erfindungsgemäße Steckdose mit einem erhöhten Personenschutz weist ein von einem Designrahmen umgebenes Zentralstück und ein an einem Tragring festgelegtes Sockelteil auf zum Anschluss eines ersten Anschlusses für einen Außenleiter und eines zweiten Anschlusses für einen Neutralleiter, die an das Energieversorgungsnetz anschließbar sind, wobei am Sockelteil eine Spannungsversorgungseinheit festlegbar ist. Die Spannungsversorgungseinheit kommt dabei einerseits kontaktgebend mit dem Sockelteil in Wirkverbindung und ist andererseits zum elektrischen Anschluss zumindest einer elektrischen Funktionsbaugruppe vorgesehen. Bei einer solchen Funktionsbaugruppe kann es sich zum Beispiel um eine Beleuchtungseinrichtung oder einen oder mehrere USB-Anschlüsse, die flächenbündig mit dem Designrahmen liegend in das, Öffnungen für die beiden Anschlüsse aufweisende, Zentralstück integriert sind, handeln.
  • Zum Anschluss der zumindest einen elektrischen Funktionsbaugruppe weist die Spannungsversorgungseinheit zumindest eine Anschlussbuchse auf, in welche Anschlussbuchse ein Steckverbinder kontaktierend eingesetzt ist.
  • Zudem verfügt ein solches Gerät über eine Leiterplatte im Sockelteil, die mindestens einen Sensor zur Detektion der Einstecktiefe in die Öffnungen des Zentralstücks einzusteckender Steckerstifte aufweist.
  • Bevorzugt verfügt ein solches erfindungsgemäßes Gerät zudem über eine an das Zentralstück angrenzende, eine elektrische/elektronische Funktionskomponenten aufweisende, in das Zentralstück einsatzbare Leiterplatte (schafft zusätzlichen Bauraum für elektrische Komponenten).
  • In einer besonders bevorzugten erfindungsgemäßen Ausgestaltung umfasst die Leiterplatte einen zweiten Sensor zur Detektion der Einstecktiefe. Hierdurch wird die Detektion der Einstecktiefe hinsichtlich ihrer Zuverlässigkeit weiter verbessert. Schließlich müsste zur Überwindung einer derartigen Sicherheitsstufe eine Person gleichzeitig zwei Fremdgegenstände in die Öffnungen der Steckdose einführen, die im Rahmen der Auswertung durch die Auswerteeinheit zu einer ordnungsgemäßen Einstecktiefe führen.
  • Bei de erfindungsgemäßen Steckdose ist der mindestens eine Sensor als lineares Potentiometer ausgeführt, so dass auch eine graduelle Erfassung der Einstecktiefe ermöglicht wird. Dieses erlaubt eine detailliertere Analyse der Einstecktiefe durch die Auswerteeinheit, bis hin zu einer sub-Millimeter-präzisen Erfassung der Einstecktiefe.
  • In einer besonders bevorzugten erfindungsgemäßen Ausgestaltung umfasst die Steckdose einen Sender zur Übermittlung der detektierten Einstecktiefe beziehungsweise eines dazu korrespondierenden Signals an ein Endgerät, insbesondere ein mobiles Endgerät. Hierdurch können beispielsweise Warnungen an ein das Endgerät bedienende Elternteil abgesetzt werden, wenn sich ein Kind an der Steckdose unerwünschter Weise betätigt. Im Rahmen einer bevorzugten Weiterbildung dieser Ausgestaltung der Erfindung ist der Sender ein auf der Leiterplatte angeordneter Funksender, insbesondere ein Bluetooth-Sender, ein Zigbee-Sender oder ein WLAN-Sender.
  • In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform ist das Relais in einer Steckdose, insbesondere in dem Sockelteil, angeordnet. Hierdurch kann auf einfache Art und Weise sichergestellt werden, dass die Steckdose nur dann spannungsführend ist, wenn dies erwünscht ist, also: eine ordnungsgemäße Einstecktiefe erfasst worden ist.
  • Gemäß einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform ist das Relais in einem an die Steckdose angeschlossenen Aktor angeordnet. Hierdurch kann der Anwender beispielweise auf einfache Art und Weise und auf dem Wege der Nachrüstung die gewünschten vorteilhaften Effekte der Erfindung erreichen.
  • In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform ist die erfindungsgemäße Steckdose an ein Relais im Reiheneinbaugerät in der Unterverteilung angeschlossen. Dieses erlaubt, dass im Falle der Detektion bestimmter Beschleunigungsmuster oder Positionslagen ganze Stromkreise, beispielsweise Steckdosenstromkreise innerhalb eines Raumes, abgeschaltet werden, ohne dass der Lichtstromkreis unterbrochen wird. Hierdurch wird auf vorteilhafte Weise erreicht, dass die betreffenden Personen geschützt werden, ohne dass diese im Dunkeln stehen und sich möglicherweise durch Unfälle verletzen.
  • Bei einer besonders bevorzugten erfindungsgemäßen Ausgestaltung geht von der Leiterplatte ein zur Montage der Steckdose abspreizbarer, aus der Ebene der Leiterplatte auslenkbarer, den Steckverbinder aufweisender Flexleiterplattenabschnitt ab. Dieser Flexleiterplattenabschnitt ist mit einer Aufnahme eines sich in Richtung der Spannungsversorgungseinheit erstreckenden Aufnahmeabschnitts eines an die Leiterplatte angeschlossenen Gehäuseteils zum elektrischen Anschluss des Steckverbinders der Leiterplatte mit der der Anschlussbuchse der Spannungsversorgungseinheit gefügt. Besonders vorteilhaft bei dieser Ausgestaltung ist, dass der Flexleiterplattenabschnitt zusätzlichen Bauraum zur Verfügung stellt, ohne die Einbautiefe und den Montageaufwand zu beeinträchtigen. Insofern handelt es sich bei dieser Ausführungsform der Erfindung um eine besonders platzsparende und einfach herzustellende Ausführungsform, die es erlaubt unterschiedliche elektronische Bauteile auf unterschiedlichen Leiterplatten platzsparend unterzubringen.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, weist die Steckdose eine in das Zentralstück integrierte Beleuchtungseinrichtung auf, die dazu ausgebildet ist, im Falle des Erkennens einer zulässigen Einstecktiefe ein entsprechendes optisches Signal abzusetzen. Hierdurch wird erreicht, dass der Anwender direkt erkennt, ob ein Einsetzen eines Steckers ordnungsgemäß vorgenommen worden ist.
  • Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum schaltbaren Betrieb einer solchen erfindungsgemäßen Steckdose, wobei das Signal an ein an die Steckdose angeschlossenes Relais zur Schaltung eines Stromkreises der Gebäudeinstallationstechnik geleitet wird, die folgenden Schritte umfasst:
    • Erfassen der Beschleunigung und/oder Positionslage mittels des mindestens einen Sensors in Folge einer ersten Betätigung der Steckdose 1,
    • Auswerten durch eine Auswerteeinheit, ob die Betätigung ordnungsgemäß ist,
    • Einschalten des Relais, so dass die Energieversorgung der Steckdose, freigegeben wird, falls die erste Betätigung ordnungsgemäß ist, während andernfalls keine Freigabe erfolgt,
    • Erfassen der Einstecktiefe mittels des mindestens einen Sensors in Folge einer zweiten Betätigung der Steckdose,
    • Ausschalten des Relais, so dass die Energieversorgung der Steckdose unterbrochen wird, falls die zweite Betätigung ordnungsgemäß ist.
  • Es versteht sich, dass erfindungsgemäß unter Betätigung der Steckdose insbesondere Ein- oder Herausführen von Gegenständen in die Öffnungen des Zentralstücks gemeint ist, insbesondere ein Einstecken oder Herausziehen eines Steckers.
  • Durch ein solches erfindungsgemäßes Verfahren wird sichergestellt, dass ein regelmäßig spannungsloser Zustand nur für den Betrieb der erfindungsgemäßen elektrischen/elektronischen Steckdose aufrechterhalten wird.
  • Die Auswertung, ob die Betätigung ordnungsgemäß ist, erfolgt in einer Auswerteeinheit, in der bestimmte Einstecktiefen (diskret oder graduelle Bereiche) hinterlegt sind, wobei ein Vergleich der erfassten mit den hinterlegten Einstecktiefen erfolgt.
  • In einer besonders bevorzugten und zuverlässigen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst das Auswerten der Auswerteeinheit eine Verifikation, dass durch den mindestens einen Sensor erfasste Einstecktiefe über eine Zeitspanne, beispielsweise im Bereich von 200ms bis 2000ms konstant ist, und nur in diesem Fall das Relais (R) eingeschaltet wird. Dieses stellt auf einfache Weise sicher, dass üblicherweise nicht statische sondern dynamische Versuche, den eingebauten Personenschutz zu überwinden, zum Scheitern verurteilt sind.
  • In einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei zwei Sensoren zu Erfassung der Einstecktiefe zum Einsatz kommen, ist die Zuverlässigkeit des Personenschutzes noch weiter verbessert, indem die erfasste Einstecktiefe durch die Sensoren miteinander in der Auswerteeinheit verglichen wird und nur falls die Abweichung der beiden Einstecktiefen einen vorgebbaren Wert unterschreitet das Relais (R) eingeschaltet wird.
  • Nachfolgend ist die Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren anhand diverser Ausführungsbeispiele beschrieben. Es zeigen:
    • Fig. 1:
    eine perspektivische Explosionsdarstellung einer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Steckdose mit Aufsatz und Einsatz,
    Fig. 2:
    eine Explosionsdarstellung des Einsatzes der in Fig. 1 gezeigten erfindungsgemäßen Steckdose,
    Fig. 3:
    eine Darstellung der erfindungsgemäßen Steckdose in einer Draufsicht,
    Fig. 4:
    eine Darstellung der erfindungsgemäßen Steckdose in einer Querschnittsdarstellung, wobei der Sensor ein Drucksensor ist und
    Fig. 5:
    eine Darstellung der erfindungsgemäßen Steckdose in einer Querschnittsdarstellung, wobei der Sensor ein Magnetsensor ist.
  • In den verschiedenen Figuren sind gleiche Teile stets mit den gleichen Bezugszeichen versehen und werden daher in der Regel auch jeweils nur einmal benannt beziehungsweise erwähnt.
  • Die in Figur 1 perspektivisch in einer Explosionsdarstellung dargestellte erfindungsgemäße Steckdose 1 umfasst neben einem Designrahmen 2 einen Aufsatz A und einen Einsatz E. Der Aufsatz A umfasst ein Zentralstück 3, eine mehrere elektrische/elektronische Funktionskomponenten (insbesondere ein Funksender und/oder eine als LED ausgeführte Beleuchtungseinrichtung 5 und/oder eine Auswerteelektronik) aufweisende, in das Zentralstück 3 einsetzbare Leiterplatte LA, ein beispielsweise mittels Schnapprastung an die zugehörige Ausnehmung der Leiterplatte LA angeschlossenes Gehäuseteil GF.
  • Dabei geht, wie Figur 1 zeigt, bevorzugt von der Leiterplatte LA ein zur Montage der erfindungsgemäßen Steckdose 1 abspreizbarer, aus der Ebene der Leiterplatte LA auslenkbarer, einen Steckverbinder 6 aufweisender Flexleiterplattenabschnitt F ab. Dieser Flexleiterplattenabschnitt F ist mit einer Aufnahme eines sich in Richtung der Spannungsversorgungseinheit S erstreckenden Aufnahmeabschnitts des an die Leiterplatte LA angeschlossenen Gehäuseteils GF gefügt. Der Flexleiterplattenabschnitt F bietet den Vorteil, dass elektrische/elektronische Funktionskomponenten ohne Bauraumverlust an die Leiterplatte LA angeschlossen werden können. Dieses geht vorteilhafterweise mit einer besonders effektiven Ausnutzung des zur Verfügung stehenden Einbauvolumens einher.
  • Wie ebenfalls in Figur 1 gezeigt, umfasst der Einsatz E einen Tragring 7, ein Sockelteil 8 und eine Spannungsversorgungseinheit S. Dabei ist die Spannungsversorgungseinheit S dazu ausgelegt, an eine Spannungsversorgung einer Gebäudeinstallationstechnik angeschlossen zu werden und die bereitgestellte Spannung in eine benötigte Versorgungsspannung, beispielsweise 3,5V, zu konvertieren. Ferner ist im Sockelteil 8 des Einsatzes E mindestens ein Sensor X, hier: zwei Sensoren X, untergebracht, die zur Detektion der Einstecktiefe von in die Öffnungen des Zentralstücks 3 einzusteckender Steckerstifte ST geeignet sind. Dabei sind die Sensoren X auf der Leiterplatte LE im Sockelteil 8 lokalisiert, während die Leiterplatte LE in einem aus einem Gehäuseboden G und einem Gehäusedeckel GD gebildeten Gehäuse aufgenommen ist. Zudem verfügt die Steckdose 1 über eine Auswerteeinheit, die zur Auswertung, ob die detektierte Einstecktiefe ordnungsgemäß ist, geeignet ist. Darüber hinaus ist die Steckdose 1 an ein schaltbares Relais R angeschlossen, welches Relais R in Abhängigkeit von der Detektion der Einstecktiefe beziehungsweise der Auswertung schaltbar ist. Wie in Figur 1 gezeigt, ist das Relais R beispielhaft in dem Sockelteil 8 beziehungsweise angrenzend an der Leiterplatte LE angeordnet.
  • Der in Figur 2 dargestellte Einsatz E zeigt die Sensoren X genauer. Diese Sensoren X liefern im Zusammenspiel mit der Auswerteeinheit eine diskrete Information darüber, ob die detektierte Einstecktiefe ordnungsgemäß ist.
  • Figur 3 zeigt die erfindungsgemäße Steckdose 1, insbesondere den Einsatz E, in einer Draufsicht. In dieser sind die zwei Sensoren X zu erkennen. Ebenfalls ist die in dem Gehäuse aufgenommene Leiterplatte LE, auf der die Sensoren X angeordnet sind, dargestellt. Durch ein derartiges Gehäuse kann ein hohes Maß an Modularität erreicht werden.
  • Figur 4 visualisiert die erfindungsgemäße Steckdose 1 im Querschnitt, und zwar einmal vor Erreichen der erforderlichen, ordnungsgemäßen Einstecktiefe eines Steckerstiftes ST (links) und einmal beim Erreichen derselben (rechts). Beim Einstecken des Steckerstiftes ST wird der Sensor X mechanisch komprimiert, wobei der Sensor X ein Drucksensor ist. Diese Komprimierung, die in einem Druck resultiert, kann beispielsweise über die Auswerteeinheit in ein entsprechendes Signal zur Schaltung des wandseitig an der Leiterplatte LE angeordneten Relais R umgesetzt werden.
  • In Figur 5 ist eine Darstellung einer erfindungsgemäßen Steckdose 1 in einer Querschnittsdarstellung gegeben, wobei der Sensor X ein Magnetsensor ist, der detektiert, inwiefern sich der an einem Steckerstift ST befindliche Magnet M in Einsteckrichtung dem Sensor X nähert und so die Einstecktiefe ermittelt wird. Hierzu kann das Signal über ein an den Sensor X angeschlossenes Kabel auf die Leiterplatte LE geführt werden.
  • Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben. Ohne den Umfang der geltenden Ansprüche zu verlassen, ergeben sich für einen Fachmann zahlreiche weitere Möglichkeiten, diese umzusetzen, ohne dass dieses im Rahmen dieser Ausführungen im Einzelnen erläutert werden müsste.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Steckdose
    2
    Designrahmen
    3
    Zentralstück
    4
    Ausnehmung
    5
    Beleuchtungseinrichtung
    6
    Steckverbinder
    7
    Tragring
    8
    Sockelteil
    A
    Aufsatz
    E
    Einsatz
    F
    Flexleiterplattenabschnitt
    G
    Gehäuseboden
    GD
    Gehäusedeckel
    GF
    Gehäuseteil
    LA
    Leiterplatte
    LE
    Leiterplatte
    M
    Magnet
    R
    Relais
    S
    Spannungsversorgungseinheit
    ST
    Steckerstift
    X
    Sensor

Claims (13)

  1. Steckdose (1) mit einem erhöhten Personenschutz mit einem, von einem Designrahmen (2) umgebenen Zentralstück (3) und einem an einem Tragring (7) festgelegten Sockelteil (8) zum Anschluss eines ersten Anschlusses für einen Außenleiter und eines zweiten Anschlusses für einen Neutralleiter, die an das Energieversorgungsnetz anschließbar sind, wobei am Sockelteil (8) eine Spannungsversorgungseinheit (S) festlegbar ist, die einerseits kontaktgebend mit dem Sockelteil (8) in Wirkverbindung kommt und die andererseits zum elektrischen Anschluss zumindest einer elektrischen Funktionsbaugruppe, vorgesehen ist, wobei die Spannungsversorgungseinheit (S) zum Anschluss der zumindest einen elektrischen Funktionsbaugruppe zumindest eine Anschlussbuchse aufweist, in welche Anschlussbuchse ein Steckverbinder (6) kontaktierend eingesetzt ist, welches Zentralstück (3) Öffnungen für die beiden Anschlüsse aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Leiterplatte (LE) im Sockelteil (8) einen Sensor (X) zur Detektion der Einstecktiefe von in die beiden Öffnungen einzuführenden Steckerstiften (ST) umfasst, die Steckdose (1) eine Auswerteeinheit aufweist, die zur Auswertung, ob die detektierte Einstecktiefe ordnungsgemäß ist, geeignet ist, und die Steckdose (1) an ein schaltbares Relais (R) angeschlossen ist, welches Relais (R) in Abhängigkeit von der Detektion der Einstecktiefe beziehungsweise der Auswertung schaltbar ist, wobei zur Auswertung, ob die Betätigung ordnungsgemäß ist, in der Auswerteeinheit bestimmte Einstecktiefen, diskrete oder graduelle Bereiche, hinterlegt sind, wobei ein Vergleich der erfassten mit den hinterlegten Einstecktiefen erfolgt, wobei der mindestens eine Sensor (X) als lineares Potentiometer ausgeführt ist.
  2. Steckdose nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatte (LE) einen zweiten Sensor (X) zur Detektion der Einstecktiefe umfasst.
  3. Steckdose nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass an das Zentralstück (3) eine elektrische/elektronische Funktionskomponenten aufweisende in das Zentralstück (3) einsetzbare Leiterplatte (LA) angrenzt.
  4. Steckdose nach Anspruch einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Steckdose (1) einen Sender zur Übermittlung der detektierten Einstecktiefe beziehungsweise eines dazu korrespondierenden Signals an ein Endgerät, insbesondere ein mobiles Endgerät, umfasst.
  5. Steckdose nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Sender ein auf der Leiterplatte (LA) angeordneter Funksender, insbesondere ein Bluetooth-Sender, ein Zigbee-Sender oder ein WLAN-Sender, ist.
  6. Steckdose nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Relais (R) in dem Sockelteil (11) angeordnet ist.
  7. Steckdose nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Steckdose (1) an einen Aktor angeschlossen ist, der das Relais (R) umfasst.
  8. Steckdose nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Steckdose (1) an ein Relais (R) im Reiheneinbaugerät in der Unterverteilung (12) angeschlossen ist.
  9. Steckdose nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass von der Leiterplatte (LA) ein zur Montage der Steckdose (1) abspreizbarer, aus der Ebene der Leiterplatte (L) auslenkbarer, den Steckverbinder (6) aufweisenden Flexleiterplattenabschnitt (F) abgeht, welcher Flexleiterplattenabschnitt (F) mit einer Aufnahme eines sich in Richtung der Spannungsversorgungseinheit (S) erstreckenden Aufnahmeabschnitts eines an die Leiterplatte (LA) angeschlossenen Gehäuseteils (GF) zum elektrischen Anschluss des Steckverbinders (6) der Leiterplatte (LA) mit der Anschlussbuchse der Spannungsversorgungseinheit (S) gefügt ist.
  10. Steckdose nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Steckdose (1) eine in das Zentralstück (3) integrierte Beleuchtungseinrichtung (5) aufweist, die dazu ausgebildet ist, im Falle des Erkennens einer zulässigen Einstecktiefe ein entsprechendes optisches Signal abzusetzen.
  11. Verfahren zum schaltbaren Betrieb einer Steckdose nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei das Signal an ein an die Steckdose (1) angeschlossenes Relais (R) zur Schaltung eines Stromkreises der Gebäudeinstallationstechnik geleitet wird, umfassend die Schritte:
    - Erfassen der Einstecktiefe mittels des mindestens einen Sensors (X) in Folge einer ersten Betätigung der Steckdose (1),
    - Auswerten durch eine Auswerteeinheit, ob die Betätigung ordnungsgemäß ist,
    - Einschalten des Relais (R), so dass die Energieversorgung der Steckdose (1) freigegeben wird, falls die erste Betätigung ordnungsgemäß ist, während andernfalls keine Freigabe erfolgt,
    - Erfassen der Einstecktiefe mittels des mindestens einen Sensors (X) in Folge einer zweiten Betätigung der Steckdose (1),
    - Ausschalten des Relais (R), so dass die Energieversorgung der Steckdose (1) unterbrochen wird, falls die zweite Betätigung ordnungsgemäß ist.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Auswerten der Auswerteeinheit eine Verifikation umfasst, dass die durch den mindestens einen Sensor (X) erfasste Einstecktiefe über eine Zeitspanne, beispielsweise im Bereich von 200ms bis 2000ms konstant ist, und nur in diesem Fall das Relais (R) eingeschaltet wird.
  13. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 oder 12 in ihrem Rückbezug auf Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erfasste Einstecktiefe durch die Sensoren (X) miteinander in der Auswerteeinheit verglichen wird und nur falls die Abweichung der beiden Einstecktiefen einen vorgebbaren Wert unterschreitet das Relais (R) eingeschaltet wird.
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