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In
unterschiedlichen technischen Bereichen und für unterschiedliche
Anwendungen kann die Anforderung bestehen, dass ein elektrisches
Gerät mit einem Funkmodul und einer Antenne ausgestattet werden
soll. Bei einem Funkmodul handelt es sich hierbei um eine elektronische
Komponente, die zur Herstellung einer Kommunikationsverbindung über ein
Funknetz in verschiedensten Bereichen eingesetzt wird. So werden
Funkmodule beispielsweise für Anwendungen im so genannten
Maschine-zu-Maschine (Machine-to-Machine, M2M) Umfeld verwendet,
wie zum Beispiel im Bereich der Industrieautomatisierung, in Kraftfahrzeugen
zur Unterstützung von Anwendungen im Bereich der Telematik
oder auch zur Fernabfrage von Verbrauchszählern wie beispielsweise
Strom-, Gas- oder Wasserzählern.
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Generell
ermöglicht es die Verwendung eines Funkmoduls, eine drahtlose
Datenübertragung über ein Funknetz vorzunehmen,
wodurch insbesondere Aufwände für eine anderenfalls
erforderliche Verkabelung vermieden werden. Bei dem Funknetz kann
es sich dabei um ein Kommunikationsnetz eines beliebigen drahtlosen
Kommunikationsstandards handeln, wie beispielsweise WLAN (Wireless
Local Area Network), Bluetooth, GSM (Global System for Mobile Communications),
GPRS (General Packet Radio Service) oder UMTS (Universal Mobile
Telecommunications System). Darüber hinaus finden insbesondere
im Bereich der Industrieautomatisierung zunehmend speziell an die
entsprechenden Anforderungen angepasste drahtlose Kommunikationsnetze mit
vergleichweise kurzer Reichweite Anwendung, die auch als „Wireless
Personal Area Network (WPAN)” bezeichnet werden. Als Beispiele
hierfür seien Funknetze nach einem der Standards
IEEE 802.15.4 oder WirelessHART genannt.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung
mit einem elektrischen Gerät, ein elektrisches Gerät
sowie ein Verfahren anzugeben, die es ermöglichen, das
elektrische Gerät auf besonders einfache und kostengünstige
Art und Weise, insbesondere auch bei räumlich schwierigen Bedingungen,
mit einem Funkmodul auszustatten.
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Diese
Aufgabe wird hinsichtlich der Anordnung erfindungsgemäß gelöst
durch eine Anordnung mit einem elektrischen Gerät, das
eine sich von außen in sein Inneres erstreckende mechanische
Führung aufweist, und mit einem Funkmodul, das mittels eines
Antennenkabels elektrisch mit einer Antenne verbunden ist, wobei
die Antenne sowie zumindest ein Teil des Antennenkabels in die mechanische
Führung eingeführt sind.
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Die
erfindungsgemäße Anordnung ist vorteilhaft, da
die Antenne sowie zumindest ein Teil des Antennenkabels in die mechanische
Führung des elektrischen Gerätes eingeführt
sind. Dies bedeutet insbesondere, dass vergleichsweise teure HF(Hochfrequenz)-Komponenten
seitens des elektrischen Gerätes nicht benötigt
werden. Stattdessen weist das elektrische Gerät vorteilhafterweise
lediglich eine in der Fertigung vergleichsweise preiswerte mechanische
Führung auf. Insbesondere für den Fall, dass elektrische
Geräte eines bestimmten Typs lediglich optional mit einem
Funkmodul versehen werden sollen, bietet dies den Vorteil, dass
eine Ausführung des elektrischen Gerätes ohne
HF-Komponenten ermöglicht wird, so dass die Notwendigkeit
des Testens der HF-Eigenschaften jedes Gerätes während
der Fertigung, unabhängig davon, ob es letzt lich mit einem Funkmodul
ausgestattet wird, entfällt. Im Unterschied hierzu muss
das Funkmodul ohnehin hinsichtlich seiner HF-Eigenschaften getestet
werden, so dass der zusätzliche Aufwand für das
Testen der Antenne an dieser Stelle vergleichsweise unbedeutend
ist.
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Die
erfindungsgemäße Anordnung ist darüber
hinaus insbesondere in solchen Fällen bevorzugt, in denen
das Funkmodul derart an dem elektrischen Gerät befestigt
wird, dass an der entsprechenden Stelle von der mittels des Antennenkabels
elektrisch mit dem Funkmodul verbundenen Antenne beispielsweise
aufgrund von Abschirmeffekten kein ausreichend starkes Funksignal
empfangen beziehungsweise ausgesendet werden kann. Dies betrifft
beispielsweise Anordnungen mit einem elektrischen Gerät,
das überwiegend von metallischen Wänden, Gehäusen
oder Gegenständen umgeben ist. Die erfindungsgemäße
Anordnung ermöglicht es in den entsprechenden Situationen
nun, die Antenne sowie zumindest einen Teil des Antennenkabels in
die sich von außen in das Innere des elektrischen Gerätes
erstreckende mechanische Führung einzuführen,
wobei die Antenne grundsätzlich an einer nahezu beliebigen
Stelle positioniert werden kann. Dies bietet insbesondere den Vorteil,
dass die Antenne mittels der mechanischen Führung in eine
Position gebracht werden kann, in der keine oder lediglich schwache Abschirmeffekte
vorliegen, so dass eine Datenübertragung mittels der Antenne
und dem Funkmodul über das jeweilige Funknetz ermöglicht
wird. Vorzugsweise kann das Antennenkabel dabei unlösbar mit
dem Funkmodul verbunden werden, wodurch eine vergleichsweise teure,
für eine zuverlässige Übertragung von
HF-Signalen geeignete Steckverbindung zwischen dem Funkmodul und
dem Antennenkabel eingespart wird.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Anordnung ist das Antennenkabel unlösbar mit der Antenne
verbunden. Dies bietet den Vorteil, dass auch zwischen dem Antennenkabel und
der Antenne eine vergleichsweise teure Steckverbindung vermieden
wird. Gleichzeitig wird hierdurch gewährleistet, dass die
Antenne zuverlässig gemeinsam mit zumindest einem Teil
des Antennenkabels in die mechanische Führung des elektrischen Gerätes
eingebracht werden kann.
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In
einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform ist
die erfindungsgemäße Erfindung derart ausgestaltet,
dass das Antennenkabel als Koaxialkabel ausgeführt ist
und die Antenne eine aus dem Koaxialkabel gebildete Koaxialantenne
ist. Diese Ausführungsform bietet den Vorteil, dass es sich
bei einer Koaxialantenne um eine besonders einfache und kostengünstige
Art von Antenne handelt, die unmittelbar aus dem als Antennenkabel
verwendeten Koaxialkabel gebildet wird. Entsprechende Koaxialantennen,
die auch als Koaxialdipol bezeichnet werden, sind beispielsweise
aus Kapitel 25.1.1 der 11. Auflage des „Antennenbuchs" von
Karl Rothammel bekannt. Insbesondere sofern das Antennenkabel
mit dem Funkmodul unlösbar, d. h. unter Vermeidung einer
Steckverbindung, verbunden ist, liegt insgesamt eine besonders robuste
und gleichzeitig hinsichtlich ihrer Fertigung kostengünstige
Verbindung zwischen der Antenne und dem Funkmodul vor. Hierbei ist
zu beachten, dass mit dem Koaxialkabel und der aus dem Koaxialkabel
gebildeten Koaxialantenne alle HF-Komponenten ausgehend von dem
Funkmodul in die mechanische Führung des elektrischen Gerätes
eingeführt werden. Dies bedeutet, dass das elektrische
Gerät selbst keinerlei HF-Komponente aufweist und somit
entsprechende Tests vorteilhafterweise nicht erforderlich sind.
Gemäß den diesbezüglichen vorstehenden
Ausführungen ist dies insbesondere für den Fall
relevant, dass nicht alle elektri schen Geräte der betreffenden
Art standardmäßig mit einem Funkmodul ausgestattet werden,
sondern eine entsprechende Ausstattung optional und in der Regel
lediglich für einige der elektrischen Geräte erfolgt.
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Grundsätzlich
kann die mechanische Führung in beliebiger Art und Weise
ausgebildet sein. Entscheidend ist hierbei lediglich, dass sich
die mechanische Führung von außen in das Innere
des elektrischen Gerätes erstreckt. Seitens der mechanischen
Führung besteht hierbei im Wesentlichen lediglich die Anforderung,
dass sie ein einfaches, zuverlässiges und beschädigungsfreies
Einführen der Antenne sowie zumindest des Teils des Antennenkabels
ermöglicht. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Anordnung ist die mechanische
Führung ein Schlauch. Dies ist vorteilhaft, da ein Schlauch
einerseits eine flexible mechanische Führung ermöglicht
und hierbei gleichzeitig andererseits die Antenne sowie das Antennenkabel
vor mechanischen Beschädigungen schützt.
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Die
erfindungsgemäße Anordnung ist für beliebige
Arten von elektrischen Geräten einsetzbar. In einer besonders
bevorzugten Ausführungsform ist die erfindungsgemäße
Anordnung derart ausgestaltet, dass das elektrische Gerät
in einem Schaltschrank eingebaut ist, das Funkmodul an einer im
Inneren des Schaltschranks angeordneten Rückseite des elektrischen
Gerätes befestigt ist und die mechanische Führung
von der Rückseite des elektrischen Gerätes zu
einer von außerhalb des Schaltschranks sichtbaren Vorderseite
des elektrischen Gerätes führt. Diese Weiterbildung
der erfindungsgemäßen Anordnung ist bevorzugt,
da es die mechanische Führung in diesem Fall ermöglicht,
die Antenne sowie zumindest einen Teil des Antennenkabels von der üblicherweise
durch den Schaltschrank abgeschirmten Rückseite des elektrischen
Gerätes zu der Vorderseite des elektrischen Gerätes
zu führen. Dies bietet den Vorteil, dass mittels des Funkmoduls
und der über das Antennenkabel mit dem Funkmodul verbundenen
Antenne eine Funkübertragung auch außerhalb des
Schaltschranks erfolgen kann. Dabei kann die mechanische Führung
auf der Vorderseite beispielsweise hinter der Frontplatte oder auch
hinter dem Display des elektrischen Gerätes enden. Alternativ
hierzu ist es jedoch auch denkbar, dass die mechanische Führung
die Vorderseite des elektrischen Gerätes durchdringt und
die Antenne bündig mit der Vorderseite positioniert wird
oder sogar aus der Vorderseite des elektrischen Gerätes
herausragt.
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Hinsichtlich
des elektrischen Gerätes wird die zugrunde liegende Aufgabe
erfindungsgemäß gelöst durch ein elektrisches
Gerät mit einer sich in sein Inneres erstreckenden mechanischen
Führung zur Aufnahme einer Antenne sowie zumindest eines Teils
eines Antennenkabels, das zum elektrischen Verbinden der Antenne
mit einem Funkmodul vorgesehen ist.
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Die
Vorteile des elektrischen Gerätes sowie seiner im Folgenden
beschriebenen bevorzugten Weiterbildungen entsprechen im Wesentlichen
denjenigen der erfindungsgemäßen Anordnung sowie der
jeweiligen bevorzugten Weiterbildungen der erfindungsgemäßen
Anordnung, so dass diesbezüglich auf die vorstehenden Ausführungen
verwiesen wird.
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In
einer besonders bevorzugten Weiterbildung des elektrischen Gerätes
ist die mechanische Führung ein Schlauch.
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Vorzugsweise
kann das erfindungsgemäße elektrische Gerät
auch derart weitergebildet sein, dass die mechanische Führung
von einer im eingebauten Zustand des elektrischen Gerätes
im In neren des Schaltschranks angeordneten Rückseite des elektrischen
Gerätes zu einer im eingebauten Zustand des elektrischen
Gerätes von außen sichtbaren Vorderseite des elektrischen
Gerätes führt.
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Bezüglich
des Verfahrens wird die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe
erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren
zum Ausstatten eines elektrischen Gerätes mit einem Funkmodul,
das mittels eines Antennenkabels mit einer Antenne elektrisch verbunden
ist, wobei die Antenne sowie zumindest ein Teil des Antennenkabels
in eine sich von außen ins Innere des elektrischen Gerätes
erstreckende mechanische Führung des elektrischen Gerätes eingeführt
werden.
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Hinsichtlich
der Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens
sowie seiner im Folgenden beschriebenen bevorzugten Weiterbildungen
sei wiederum auf die Ausführungen im Zusammenhang mit der
erfindungsgemäßen Anordnung sowie den entsprechenden
bevorzugten Weiterbildungen der erfindungsgemäßen
Anordnung verwiesen.
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Vorteilhafterweise
ist das erfindungsgemäße Verfahren derart ausgestaltet,
dass eine unlösbar mit dem Antennenkabel verbundene Antenne
eingeführt wird.
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In
einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist das erfindungsgemäße
Verfahren derart ausgestaltet, dass zumindest ein Teil eines Antennenkabels
in Form eines Koaxialkabels sowie eine Antenne in Form einer aus
dem Koaxialkabel gebildeten Koaxialantenne in die mechanische Führung
des elektrischen Gerätes eingeführt werden.
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Im
Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels
näher erläutert. Hierzu zeigt die
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Figur
in einer schematischen Skizze eine Draufsicht im Schnitt eines Ausführungsbeispiels
der erfindungsgemäßen Anordnung mit einem Ausführungsbeispiel
der erfindungsgemäßen elektrischen Einrichtung.
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In
der Figur ist ein elektrisches Gerät G gezeigt, bei dem
es sich beispielsweise um ein Multifunktionsmessgerät zur
präzisen Erfassung von Strömen, Spannungen und
Energiewerten von Verbrauchern in Industrie- und Zweckbau handeln
kann. Es sei angenommen, dass das elektrische Gerät G üblicherweise
bündig in einen Schaltschrank eingebaut wird. Dies bedeutet,
dass in der Regel von außerhalb des Schaltschranks lediglich
eine Frontplatte FP des elektrischen Gerätes G sichtbar
ist, wobei die Frontplatte FP beispielsweise ein Display zur Darstellung von
Informationen aufweisen kann.
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Es
sei angenommen, dass das elektrische Gerät G mit einem
Funkmodul FM ausgestattet werden soll. Ein solches Funkmodul FM
kann beispielsweise dazu verwendet werden, die von dem elektrischen
Gerät G erfassten Messwerte an eine Steuereinrichtung beispielsweise
in Form eines Prozessleitsystems zu übertragen. Aufgrund
seines Einbaus in dem Schaltschrank ist das elektrische Gerät
G insbesondere an seiner Rückseite R sowie auch an den übrigen
im Schaltschrank angeordneten Seiten von Metall umgeben, so dass
elektromagnetische Strahlen weitgehend abgeschirmt werden und eine
Funkkommunikation mit Teilnehmern außerhalb des Schaltschranks
erschwert wird beziehungsweise nicht möglich ist.
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Es
sei im Folgenden weiterhin angenommen, dass nicht alle elektrischen
Geräte G derselben Baureihe beziehungsweise desselben Typs
mit einem Funkmodul FM ausgestattet werden sollen. Dies bedeutet,
dass eine entsprechende Ausstattung optional, d. h. gemäß dem
jeweiligen Bedarf, erfolgt. Beispielsweise aus Platzgründen
oder auch zum Schutz des Funkmoduls FM vor Umgebungseinflüssen
kann es nun erforderlich sein, das Funkmodul FM bei einer Ausstattung
des elektrischen Gerätes G mit demselben an der Rückseite
R des elektrischen Gerätes G zu befestigen. Aufgrund des
sich nach einem Einbau des elektrischen Gerätes G in den
Schaltschrank ergebenden Abschirmeffekts führt dies nun
jedoch dazu, dass eine Antenne ANT, die mit dem Funkmodul FM über
ein Antennenkabel AK verbunden ist, im Bereich der Vorderseite V
des elektrischen Gerätes G vorzusehen ist, um eine funkbasierte
Datenübertragung mittels des Funkmoduls FM zu ermöglichen.
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Eine
entsprechende Anbringung der Antenne ANT an der Vorderseite V könnte
nun beispielsweise dadurch realisiert werden, dass das elektrische
Gerät G mit einer Antennenbuchse versehen wird, mittels
derer ein Funksignal von dem Funkmodul FM über ein Kabel
in das elektrische Gerät G geführt wird. Dort
könnte das Funksignal über ein weiteres Kabel
zu einer Antenne führen, die in der Nähe der Vorderseite
V, d. h. beispielsweise neben, an oder in der Frontplatte FP oder
dem Display des elektrischen Gerätes G angebracht sein
könnte, um eine Funkübertragung auch unter den
besonderen Randbedingungen des Ausführungsbeispiels der 1 zu ermöglichen.
Eine solche Anordnung hätte jedoch insbesondere den Nachteil,
dass sie aufgrund der Vielzahl der benötigten HF-Komponenten,
d. h. insbesondere der beiden Antennenkabel sowie der Antennensteckverbindung,
vergleichsweise aufwändig und damit auch teuer wäre.
Darüber hinaus würde eine solche Anordnung ferner den
Nachteil aufweisen, dass jedes elektrische Gerät G mit
einer Antenne sowie einem Antennenkabel und einer Antennensteckverbindung
versehen werden müsste, und zwar unabhängig davon,
ob letztlich tatsächlich ein Funkmodul FM an das betreffende
elektrische Gerät G angeschlossen wird oder nicht.
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Das
in der Figur dargestellte Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen
Anordnung ermöglicht es nun jedoch, das Funkmodul FM deutlich
einfacher und kostengünstiger bei Bedarf derart an das elektrische
Gerät G anzubinden, dass ein Funksignal von der Antenne
ANT empfangen werden kann. Dabei zeichnet sich das gezeigte Ausführungsbeispiel insbesondere
dadurch aus, dass das Funkmodul FM am Antennenkabel AK keinen Antennenstecker
aufweist, sondern eine aus dem Antennenkabel AK in Form eines Koaxialkabels
gebildete Antenne ANT in Form einer Koaxialantenne. Das Antennenkabel
AK ist zusammen mit der Antenne ANT in Form der Koaxialantenne in
das elektrische Gerät G gesteckt, wobei eine mechanische
Führung F im Inneren des elektrischen Gerätes
G die Antenne ANT in Form des Koaxialdipols beziehungsweise der
Koaxialantenne hinter der Frontlatte FP des elektrischen Gerätes
G positioniert.
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Bei
Koaxialantennen handelt es sich um Antennen, die besonders einfach
und kostengünstig hergestellt werden können. So
kann eine solche Koaxialantenne beispielsweise dadurch hergestellt
werden, dass an einem ersten Element E1 der Antenne ANT der Außenleiter
gelöst und nach hinten zurückgeschoben wird, wodurch
sich ein zweites Element E2 bildet. Dieses zweite Element E2 der
Antenne ANT besteht aus dem umgeklappten Außenleiter sowie
vorzugsweise einer zusätzlichen Isolierung. Koaxialantennen
werden beispielsweise häufig bei WLAN(Wireless Local Area
Network)-Geräten verwendet.
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Alternativ
zu der in der Figur dargestellten Verwendung einer aus einem Koaxialkabel
gebildeten Koaxialantenne als Antenne ANT wäre es beispielsweise
auch denkbar, ein Antennenkabel mit einer vorzugsweise unlösbar
mit dem Antennenkabel verbundenen Chip-Antenne zu verwenden.
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Bei
der mechanischen Führung F handelt es sich vorzugsweise
um einen Schlauch, der eine flexible und dennoch zuverlässige
Positionierung der Antenne ANT sowie des Antennenkabels AK beziehungsweise
des in die mechanische Führung F eingeführten
Teils des Antennenkabels AK ermöglicht. Alternativ hierzu
könnte die mechanische Führung F jedoch beispielsweise
auch in Form einer Hülse oder einer Bohrung ausgeführt
sein. Wichtig hierbei ist lediglich, dass sich die Antenne ANT sowie
das Antennenkabel AK von außen in die mechanische Führung F
einführen lassen, so dass die Antenne ANT an der gewünschten
Position positioniert werden kann. Vorteilhafterweise ist dabei
das Antennenkabel AK fest, d. h. unlösbar, mit dem Funkmodul
FM verbunden, so dass auch hier eine vergleichsweise kostenaufwändige
Steckverbindung vermieden wird.
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Das
in der Figur dargestellte Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen
Anordnung bietet somit insbesondere den Vorteil, dass das elektrische Gerät
G lediglich mit einer preiswerten mechanischen Führung
F versehen werden muss. Insbesondere werden hierbei somit seitens
des elektrischen Gerätes G keine teuren HF-Komponenten,
etwa in Form einer für Hochfrequenz geeigneten Steckverbindung,
benötigt, so dass auch die Notwendigkeit des Testens der
HF-Eigenschaften jedes Gerätes während der Fertigung
entfällt. Sofern das elektrische Gerät G entsprechende
HF-Komponenten aufweisen würde, wären solche Tests
hingegen in der Regel erforderlich. Auf der anderen Seite muss das Funkmodul
FM ohnehin getestet werden, so dass der zusätzliche Aufwand
für das Testen der fest mit dem Funkmodul FM verbundenen
Antenne ANT sowie des Antennenkabels AK vergleichsweise wenig ins Gewicht
fällt. Die entsprechenden Vorteile kommen, wie zuvor bereits
erläutert, insbesondere dann zum Tragen, wenn nur ein vergleichsweise
geringer Anteil der elektrischen Geräte G bedarfsweise
mit Funkmodulen FM ausgestattet werden soll. Dies bedeutet, dass
der Aufwand seitens des elektrischen Gerätes G für
eine solche optionale Funkanbindung vorteilhafterweise minimiert
wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- - Standards
IEEE 802.15.4 [0002]
- - Kapitel 25.1.1 der 11. Auflage des „Antennenbuchs” von
Karl Rothammel [0008]