DE10157158A1

DE10157158A1 - Skalierbare Stromversorgungseinrichtung für Niederspannung und Kleinspannungsendgeräte

Info

Publication number: DE10157158A1
Application number: DE2001157158
Authority: DE
Inventors: Helmut Haf; Wolfgang Robel
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2001-11-22
Filing date: 2001-11-22
Publication date: 2003-05-28

Abstract

Bei der Erfindung handelt es sich um ein Netzteil, dessen Ausgangsspannung (Kleinspannung) 7/9 über kodierte Adapter 8 selbsttätig eingestellt wird. Eine visuelle Überprüfung der richtigen Spannung 9 kann über entsprechend farblich kodierte Adapterstücke 8 sicher gestellt werden. In einer ersten Ausführungs- und Bauform ist das Netzteil an heute übliche Schalt- und Steckdoseneinrichtungen für Unterputz oder Aufputzmontage angepasst. In einer weiteren Ausführungsform ist die Geometrie des Netzteils an eine Standard-Steckdose angepasst (z. B. Euro- oder Schutzkontaktsteckdose). Damit ist sicher gestellt, dass ohne zusätzliche Installationsmaßnahmen beliebige Steckdosen verwendet werden können. In einer dritten Ausführungsform ist das Netzteil in eine Steckdosenleiste (Mehrfach-Gerätesteckdose o. ä.) integriert.

Description

Der Erfindung bezieht sich auf eine Stromversorgungseinrichtung für Kleinspannungsgeräte mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Patentanspruch 1.
Die Entwicklung in den vergangenen Jahren im Bereich IT hat dazu geführt, dass Telekommunikations-Endgeräte sowohl für Fest- und Funknetz, als auch zahlreiche mobile Anwendungen (Handy, PDA, LapTop, . . .) und Anwendungen im Bereich der Computer- Peripherie (Scanner, Modem, Drucker, . . .) und der Bildaufnahme (CamCorder, Chip- Kameras, . . .) u. v. a. m. sich zu absoluten Massenprodukten entwickelt haben. Allen Anwendungen ist gemeinsam, dass diese Endgeräte i. d. R. über heute noch mitgelieferte Steckernetzgeräte versorgt werden müssen. Diese Versorgung ist entweder dauerhaft auszuführen (bei Geräten ohne eigene Versorgung) oder wenigstens temporär auszuführen für die Aufladung von z. T. integrierten Batterien (Akkus).
Insbesondere im Mobilen Bereich werden z. T. erhebliche Anstrengungen und Entwicklungen vorgenommen, um die Datenübertragung und Kommunikation per Infrarotübertragung (IrDA) oder Funk (Bluetooth, GSM, UMTS, . . .) durchzuführen. Ein bislang ungelöstes Problem ist die platzsparende und universelle Versorgung all dieser Geräte mit der jeweiligen Kleinspannung, die sich üblicherweise in einer Bandbreite von 3 V. . .24 V bewegt. Die Flut an existierenden Versorgungsgeräten ist zwischenzeitlich unüberschaubar groß geworden. Ein großes Problem ist dadurch gegeben, dass für jedes Endgerät ein eigener Steckdosenplatz notwendig ist. Hinzu kommt, dass aufgrund der geometrisch asymmetrischen Ausführung dieser Geräte benachbarte Steckdosen oftmals nicht benutzt werden können (wg. Störkontur). Aufgrund der üblicherweise begrenzten Anzahl von festinstallierten Steckdosen in Gebäuden werden deshalb sog. Steckdosenleisten verwendet um die Anzahl der verfügbaren Steckplätze zu erhöhen. D. h., dass zusätzlich weiterer Platzbedarf und ein erhebliches Kabelvolumen entstehen. Ein weiteres bislang wenig beachtetes Problem ist, dass die Vielzahl der heutigen Stromversorgungen auch im ausgeschalteten Zustand der Endgeräte fest angeschlossen bleiben und durch ihren Eigenverbrauch erheblich Primärenergie vernichten.
Elektrische Steckdosen für das Niederspannungsnetz sind mittlerweile flächendeckend im Einsatz. Manche dieser Einrichtungen sind zusätzlich mit elektronischem Überspannungsschutz ausgestattet. Ein bislang nicht beachtetes Einsatzfeld in der Installationstechnik und im Zubehör ist die Versorgung mit Geräten im Kleinspannungsbereich von 3 VDC bis 24 VDC. Hier kommen bislang ausschließlich externe Steckernetzgeräte in allen geometrischen und elektrischen Variationen zum Einsatz.
Der Erfindung liegt die Aufgabenstellung zugrunde, eine vorzugsweise in der Gebäudeinstallationstechnik flächendeckend nutzbare Stromversorgungseinrichtung für Niederspannungs- und Kleinspannungsendgeräte in der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der die richtige und zulässige Kleinspannung der angeschlossenen Endgeräte sichergestellt ist.
Die Erfindung löst diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1.
Bei der Erfindung handelt es sich um ein primärgetaktetes Schaltnetzteil oder um ein konventionelles Netzteil mit Transformator und Längsregelung, das in einer ersten Ausführungs- und Bauform an heute übliche Schalt- und Steckdoseneinrichtungen für Unterputz oder Aufputzmontage angepasst ist. Besonders kennzeichnend ist, dass die bereits seit Jahrzehnten für Installationstechnik vorgegebenen Bauräume von Steckdosen uneingeschränkt genutzt werden können. Die Anpassung der erforderlichen Kleinspannung der Endgeräte ist durch ein standardisiertes Adaptersystem gelöst. Kodierte Adapter sorgen dafür, dass in einem Bereich die richtige Ausgangsspannung selbsttätig im Netzteil eingestellt wird. Eine visuelle Überprüfung der richtigen Spannungskodierung ist in einer Ausführungsform über entsprechend farblich kodierte Adapterstücke sicher gestellt (vgl. Farbringkodierung bei elektrischen Zahnbürsten, bei Computerschnittstellen, im Audiobereich u. v. a. m.).
In einer weiteren Ausführungsform ist die Geometrie des Netzteils an eine Standard- Steckdose angepasst (z. B. Euro- oder Schutzkontaktsteckdose). Damit ist sicher gestellt, dass ohne zusätzliche Installationsmaßnahmen beliebige Steckdosen verwendet werden können.
In einer dritten Ausführungsform ist das Netzteil in eine Steckdosenleisteleiste (Mehrfach- Gerätesteckdose o. ä.) integriert.
Anhand der Zeichnung ist die Erfindung weiter erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 das schaltungstechnische Blockschaltbild der Stromversorgungseinrichtung durch adapterabhängige Spannungssteuerung im Rückkoppelzweig,
Fig. 2 das schaltungstechnische Blockschaltbild der Stromversorgungseinrichtung durch adapterabhängige Reglerbeeinflussung,
Fig. 3 längsgeregeltes Netzteil mit Transformator und adapterabhängiger Regelung.
Bei der in der Fig. 1 dargestellten Stromversorgungseinrichtung handelt es sich um ein primär getaktetes Schaltnetzteil 1, das im wesentlichen einen Netzgleichrichter 2, einen Leistungsschalter 3, eine Hochfrequenzübertrager 4, einen Gleichrichter 5, einen Filter 6, einen Regler 14 sowie eine Potentialtrennung 15 enthält. Über einen ebenfalls in der Fig. 1 dargestellten Adapter 8 wird die vom Schaltnetzteil 1 erzeugte Kleinspannung 7 am Ausgang 9 des Adapters bereit gestellt. Die erzeugte Ausgangsspannung 7/9 wird über eine Leitung 10 in den Ausgangsspannungswähler 12 eingespeist. Im Ausgangsspannungswähler 12 wird die Rückkoppelspannung 10 zusammen mit einer vom Adapter 8 über wenigsten eine Leitung 11 kommende Information verarbeitet und in den Rückkoppelzweig 14/15 eingespeist. Diese Information legt fest, welche Ausgangsspannung 7/9 vom Schaltnetzteil 1 einzustellen ist. Entsprechend wird im Ausgangsspannungswähler 12 das zugehörige Reglereingangssignal 13 erzeugt.
Bei der in der Fig. 2 dargestellten Stromversorgungseinrichtung handelt es sich um ein weiteres Ausführungsbeispiel. Die Steuerung der Ausgangsspannung 7/9 geschieht hier durch eine adapterabhängige Reglerbeeinflussung. Ein primär getaktetes Schaltnetzteil 20, das im wesentlichen einen Netzgleichrichter 2, einen Leistungsschalter 3, eine Hochfrequenzübertrager 4, einen Gleichrichter 5, einen Filter 6, einen Regler 18 sowie eine Potentialtrennung 15 enthält. Über einen ebenfalls in der Fig. 2 dargestellten Adapter 8 wird die vom Schaltnetzteil 20 erzeugte Kleinspannung 7 am Ausgang 9 des Adapters bereit gestellt.
Die erzeugte Ausgangsspannung 7/9 wird über eine Leitung 10 in den Regler 18 rückgekoppelt. Im Ausgangsspannungswähler 16 wird die vom Adapter 8 über wenigsten eine Leitung 11 kommende Information verarbeitet und in den Regler 18 über die Verbindung 17 eingespeist. Der Regler 18 regelt die Ausgangsspannung 7/9 entsprechend der gewünschten Vorwahl über die Leitung 11.
Bei der in der Fig. 3 dargestellten Stromversorgungseinrichtung handelt es sich um ein drittes Ausführungsbeispiel. Die Steuerung der Ausgangsspannung 7/9 geschieht hier durch ein längsgeregeltes Netzteil mit Transformator und adapterabhängiger Regelung. Das längsgeregelte Netzteil 30 enthält im wesentlichen einen Transformator 31, einen Gleichrichter 32, einen Eingangsfilter 33, einen Längsregler 34 sowie einen Ausgangsfilter 35. Über einen ebenfalls in der Fig. 3 dargestellten Adapter 8 wird die vom längsgeregelten Netzteil 30 erzeugte Kleinspannung 7 am Ausgang 9 des Adapters bereit gestellt. Die Ausgangsspannung 7/9 wird in Abhängigkeit von der vom Adapter 8 über wenigsten eine Leitung 11 kommenden Information im Längsregler 34 eingestellt.
Der Varioadapter 8 übernimmt in allen Ausführungsbeispielen mehrere Funktionen:

- In einer ersten Funktion wird die vom Schaltnetzteil 1 erzeugte Ausgangsspannung 7 an eine standardisierte Schnittstelle 9 direkt durchgeleitet.
- In einer zweiten Funktion ist im Varioadapter 8 eine elektrische Kodierung vorhanden, die im Regelkreis des Schaltnetzteils 1 die gewünschte Ausgangsspannung 7/9 fest vorgibt.
- In einer dritten Funktion ist der Varioadapter so ausgeführt, dass durch seine farbliche Kennzeichnung der Anwender die voreingestellte Kleinspannung direkt ersehen kann.
- Eine vierte Funktion des Varioadapters 8 liegt darin, dass der Adapter wechselbar ist oder wenigstens ein einziges Mal einwechselbar ist. Dadurch kann wahlfrei die von der Stromversorgungseinrichtung bereitgestellte Spannung ausgewählt werden.
- Eine fünfte Funktion liegt in dem beschriebenen Ausführungsbeispiel darin, dass über den Varioadapter 8 die Polarität umgetauscht werden kann.
- In einer sechsten Funktion kann über den Adapter 8 eine passende Anschlusssteckergeometrie bereitgestellt werden.

Claims

1. Skalierbare Stromversorgungseinrichtung für Kleinspannungsendgeräte am Niederspannungsnetz, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Kleinspannung über eine Einstelleinrichtung selbsttätig eingestellt wird.

2. Skalierbare Stromversorgungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Bestandteil der Einstelleinrichtung als Adapter ausgeführt ist.

3. Skalierbare Stromversorgungseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Adapter mindestens einmal wechselbar ist.

4. Skalierbare Stromversorgungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Adapter kodierbar ist.

5. Skalierbare Stromversorgungseinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kodierung zur Spannungsvorwahl dient.

6. Skalierbare Stromversorgungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass in der Einstellvorrichtung durch die Wahl des Adapterstücks die Polarität der Kleinspannung getauscht werden kann.

7. Skalierbare Stromversorgungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Adapterstück farblich gekennzeichnet ist.

8. Skalierbare Stromversorgungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die erzeugte Kleinspannung wenigstens über die Kodiereinrichtung einstellbar ist.

9. Skalierbare Stromversorgungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die gerätetechnische Ausführung für Gebäude-Installationstechnik ausgelegt ist.

10. Skalierbare Stromversorgungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Gerätetechnik für Unterputz-Montage ausgelegt ist.

11. Skalierbare Stromversorgungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Gerätetechnik für Aufputz-Montage ausgelegt ist.

12. Skalierbare Stromversorgungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Gerätetechnik in einem Steckergehäuse untergebracht ist.

13. Skalierbare Stromversorgungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Gerätetechnik in einer Steckdosenleiste untergebracht ist.

14. Skalierbare Stromversorgungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannungsvorwahl über ein Bus-System erfolgt.

15. Skalierbare Stromversorgungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannungsvorwahl direkt über den Ausgangsspannungsanschluss erfolgt.

16. Skalierbare Stromversorgungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannungsvorwahl über die angeschlossenen Kleinspannungsendgeräte erfolgt.

17. Skalierbare Stromversorgungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Kleinspannungen ausgegeben wird.

18. Skalierbare Stromversorgungseinrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass bei mehreren Kleinspannungsanschlüssen unterschiedliche Potentiale ausgegeben werden können.

19. Skalierbare Stromversorgungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass bei mehreren Kleinspannungsanschlüssen das gleiche Potential ausgeben werden kann.

20. Skalierbare Stromversorgungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass eine integrierte Kurzschluss-Schutzeinrichtung vorhanden ist.

21. Skalierbare Stromversorgungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass eine integrierte Stand-by-Stromverbrauchsoptimierung vorhanden ist.

22. Skalierbare Stromversorgungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schaltnetzteil verwendet wird.

23. Skalierbare Stromversorgungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass anstelle eines Schaltnetzteils ein Transformator mit Längsreglung verwendet wird.

24. Skalierbare Stromversorgungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass bei nicht bestücktem Adapter bzw. im unkodierten Zustand eine voreingestellte Spannungsausgabe stattfindet.