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Die
Erfindung betrifft eine Steckdoseneinheit. Sie betrifft auch eine
Tastschaltereinheit. Schließlich
betrifft sie ein Gebäude
oder Gebäudeteil mit
einer erfindungsgemäßen Steckdoseneinheit und/oder
einer erfindungsgemäßen Tastschaltereinheit.
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Die
Erfindung betrifft das Gebiet von Gleichspannungsinstallationen.
Herkömmlicherweise
sind die im Alltag bereitgestellten Steckdoseneinheiten und Tastschaltereinheiten
in einem Gebäude
oder Gebäudeteil
an ein Wechselspannungsnetz angeschlossen. Gleichspannungsinstallationen
kommen derzeit nur in Sonderanwendungen, z. B. in Rechenzentren
vor. Neuartige Energiequellen wie photovoltaische Energiequellen
und Brennstoffzellen erzeugen eine Gleichspannung bzw. einen Gleichstrom. Auch
auf der Verbraucherseite gibt es zunehmend Geräte, die mit Gleichspannung
betrieben werden, z. B. elektronische Vorschaltgeräte und LED-Leuchten. Daher
gibt es Bestrebungen, Gleichspannungsnetze und in solchen Gleichspannungsnetzen
verwendbare Bauteile zu entwickeln. Problematische Bauteile sind die
Steckdosen bzw. Steckdoseneinheiten und Tastschalter bzw. Tastschaltereinheiten.
Bei einem Gleichspannungsnetz können
in derartigen Einheiten grundsätzlich
Lichtbögen
auftreten, insbesondere, wenn die Einheiten so gebaut sind wie bei
Wechselspannungsnetzen. Bei Wechselspannung entstehen zwar kurzfristig
Lichtbögen,
diese werden jedoch wieder gelöscht,
wenn die Spannung einen Nulldurchgang hat. Ein Lichtbogen tritt
daher bei einer Netzspannung von 50 Hertz höchstens für eine Dauer von zehn Millisekunden
auf. Anders ist es bei einem Gleichstromnetz: Werden Kontakte voneinander getrennt,
z. B. Stifte eines Steckers aus den zugehörigen Kontaktbuchsen einer
Steckdose herausgezogen, können
dauerhafte Lichtbögen
entstehen und die den Stecker heraus ziehende Person ernsthaft gefährden. Lichtbögen können auch
beim Einstecken eines Steckers in eine Steckdose entstehen. Auch bei Übernahme
der Konstruktion von Tastschaltern könnten in diesen Lichtbögen entstehen.
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Es
ist Aufgabe der Erfindung, eine Steckdoseneinheit und eine Tastschaltereinheit
bereitzustellen, die in Verbindung mit einem Gleichspannungsnetz
einsetzbar sind.
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Die
Aufgabe wird durch eine Steckdoseneinheit mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch
1 und eine Tastschaltereinheit mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch
12 gelöst.
Zur Erfindung gehört auch
ein Gebäude
oder Gebäudeteil
gemäß Patentanspruch
13, also mit einer erfindungsgemäßen Steckdoseneinheit
und/oder einer Tastschaltereinheit.
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Die
erfindungsgemäße Steckdoseneinheit umfasst
somit eine Steckdose, welche eine erste und eine zweite Kontaktbuchse
aufweist, in die Stifte eines Steckers einsteckbar sind, so dass
in die gesamte Steckdose ein Stecker mit zwei Stiften einsteckbar ist.
Die Steckdoseneinheit umfasst einen ersten und einen zweiten Eingangsanschluss.
Diese dienen dazu, die Steckdoseneinheit mit einem Gleichspannungsnetz
zu verbinden. Der erste Eingangsanschluss ist über eine erste Leitung mit
der ersten Kontaktbuchse verbunden und der zweite Eingangsanschluss über eine
zweite Leitung mit der zweiten Kontaktbuchse verbunden. Nun ist
in der ersten Leitung und/oder in der zweiten Leitung ein Schalter
angeordnet, durch den eine Verbindung zwischen dem jeweiligen Eingangsanschluss
und der jeweiligen Kontaktbuchse hergestellt bzw. umgekehrt unterbrochen
werden kann. Der Schalter wird durch Einstecken eines Steckers in
die Steckdose geschlossen und/oder durch Herausziehen eines Steckers
aus der Steckdose geöffnet.
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Typischerweise
wird man einen Grundzustand definieren, in dem kein Stecker eingesteckt
ist und der Schalter geöffnet
ist. Sobald der Stecker eine bestimmte Strecke in die Steckdose
eingesteckt ist, wird dann der Schalter oder werden die Schalter
geschlossen. Die Stellungen in den Steckdosen können Tiefen des Eindringens
der Stifte des Steckers in die jeweilige Kontaktbuchse entsprechen.
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Auf
jeden Fall ist bei der Erfindung gewährleistet, dass in einer frühen Phase
des Einsteckvorgangs der Schalter geöffnet ist und erst durch Fortführen des
Einsteckvorgangs geschlossen wird. Umgekehrt wird der Schalter in
einer frühen
Phase beim Herausziehen des Steckers geöffnet und der Vorgang kann
fortgeführt
werden, während
der Schalter geöffnet
ist. Hierdurch ist gewährleistet,
dass das Einstecken des Steckers oder das Herausziehen des Steckers
nicht mit einer Lichtbogenbildung einhergeht oder jedenfalls nicht
mit einer solchen Lichtbogenbildung einhergeht, die so dauerhaft
ist, dass eine Bedienperson, die den Stecker einsteckt oder herauszieht,
gefährdet
wird oder ein Kontaktabbrand erfolgt.
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Um
das Einschalten und Ausschalten des Schalters bzw. der Schalter
besonders präzise
einer bestimmten Position des Steckers in der Steckdose zuzuordnen,
kann in oder an zumindest einer Kontaktbuchse der Steckdose ein
Sensor angeordnet sein, welcher erfasst, ob ein Stift bis zu einer
vorbestimmten Tiefe in die Kontaktbuchse gesteckt wird oder gesteckt
ist. Dem Sensor sollte eine Auswerte- und Steuereinheit nachgeordnet
sein, die dazu ausgelegt ist, in Abhängigkeit von einem solchen
Erfassen ein Schließen
bzw. Öffnen
des Schalters zu bewirken. Der Stecker kann dann in die Steckdose
soweit eingesteckt werden, bis der Stift die vorbestimmte Tiefe
erreicht hat. Erst dann wird der Schalter geschlossen und werden
die Kontaktbuchsen mit Spannung beaufschlagt. Die vorbestimmte Tiefe
entspricht bevorzugt der Endstellung des Stifts, wodurch zum Schaltzeitpunkt
des Schaltens eine sichere Kontaktierung zwischen Buchse und Steckstift
gewährleistet wird.
Die Kontaktbuchse kann bei der erfindungsgemäßen Steckdoseneinheit etwas
länger
gestaltet sein als Kontaktbuchsen bei Steckdoseneinheiten, die für Wechselspannungsnetze
vorgesehen sind. Die vorbestimmte Tiefe kann so gewählt sein,
dass sie die Stifte eines für
Wechselspannungsnetze gedachten Steckers nicht erreichen. Dadurch
kann gewährleistet
werden, dass nicht fälschlicherweise
ein für
Wechselspannung ausgelegtes Gerät
an das Gleichspannungsnetz angeschlossen wird. Umgekehrt können die
Kontaktbuchse und die zugehörigen Stecker
für das
Gleichspannungsnetz einen größeren Durchmesser
haben als herkömmliche
Stecker, so dass Geräte,
die für
den Anschluss an ein Gleichspannungsnetz gedacht sind, gar nicht
erst in eine Steckdose gesteckt werden können, die mit einem Wechselspannungsnetz
verbunden ist.
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Es
gibt unterschiedliche Arten, wie der Sensor ausgebildet sein kann.
Beispielsweise kann als Sensor eine Lichtschrankeneinrichtung bereitgestellt sein,
also eine Einheit aus Sender und Empfänger und Auswerteeinheit, ob
das von dem Sender abgestrahlte Licht auf dem Empfänger auftrifft.
Der Sensor kann auch kapazitiv arbeiten (ein kapazitiver Sensor sein).
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In
der Automobilelektronik kommen leistungsfähige elektronische Highside-
und Lowside-Schalter oder Schalterkombinationen z. B. in Motorsteuergeräten zum
Schalten, Regeln und Steuern von Aktoren zum Einsatz. Es werden
hierbei hochintegrierte, diagnosefähige, kurzschluss- und überlastsichere
Leistungs-ICs (integrierte Schaltkreise für hohe Leistungen) verwendet.
Bei sehr hohen Anforderungen an Spannung und Strom werden im Automobilbau
auch integrierte Steuerbausteine mit externen Leistungshalbleitern
(MOSFETs) verwendet. Solche integrierten Bausteine könnten, gegebenenfalls
im Hinblick auf Nennspannung und Nennstrom angepasster Form, in
der erfindungsgemäßen Steckdoseneinheit
zum Einsatz kommen.
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So
ist bei einer bevorzugten Ausführungsform
vorgesehen, dass jeder Schalter einen Transistor umfasst, der durch
eine Auswerte- und Steuereinheit schaltbar ist. Zu diesem Zweck
sollte der Steuereingang des Transistors (bzw. das Gate) mit der
Auswerte- und Steuereinheit gekoppelt sein.
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Jeder
Schalter kann Teil einer Schaltereinheit sein, die einen integrierten Überlastschutz
aufweist. Damit ist die Steckdoseneinheit von einem externen Überlastschutz,
z. B. durch einen geeigneten Leitungsschutzschalter, unabhängig.
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Ferner
kann jeder Schalter Teil einer Schaltereinheit sein, die eine Diagnoseeinheit
zum Überprüfen der
Funktionsfähigkeit
des Schalters aufweist. Die Informationen der Diagnoseeinheit können in
irgendeiner Form dem Benutzer zur Verfügung gestellt werden, beispielsweise
kann eine LED aufleuchten, wenn der jeweilige Schalter nicht funktionsfähig ist, oder
es können
die Daten über
einen Bus an eine Gebäudesteuereinheit übermittelt
werden. Durch Verwendung einer solchen Diagnoseeinheit ist gewährleistet,
dass nicht bei Ausfall eines Schalters versehentlich ein Lichtbogen
auftritt oder umgekehrt die Steckdose keinen Gleichstrom liefert,
ohne dass ein Benutzer wüsste,
weswegen.
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Bei
Verwenden der Schalter tritt eine Verlustleistung von z. B. 1 W
je Schalter (bei 10 A Laststrom und 10 mΩ Einschaltwiderstand) auf.
Die bei dieser Verlustleistung auftretende Wärme kann dadurch optimal an
die Umgebung abgeführt
werden, dass thermisch besonders gut leitfähige Schalterdosen (Gehäuse für die Steckdose)
verwendet werden. Thermisch gut leitfähig sind beispielsweise Aluminium-Druckguss-Schalterdosen oder
Schalterdosen aus thermisch gut leitfähigem Kunststoff. Das elektronische
Bauteil sollte gut thermisch an die Schalterdose angebunden sein.
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Das
Vorhandensein des Schalters bzw. der Schalter kann in vorteilhafter
Weise zum Bereitstellen einer Dimmfunktion genutzt werden. Dies
wird ermöglicht,
wenn eine Steuereinheit bereitgestellt ist, die ausgelegt ist, ein
abwechselndes Ein- und
Ausschalten zumindest eines der Schalter zu bewirken. Das Tastverhältnis zwischen
Einschaltlänge
und Ausschaltlänge
bestimmt die übermittelte
Leistung und daher die Helligkeit einer an die Steckdoseneinheit
angeschlossenen Lichtquelle bei geeigneter Wahl derselben. Die Steuereinheit
kann mit einem Betätigungselement
wie beispielsweise einem Drehschalter zum Dimmen gekoppelt sein.
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Neben
Transistoren können
auch elektromagnetisch betätigte
Schalter verwendet werden. Derartige Schalter sind weniger empfindlich
als Transistoren. Umgekehrt haben Transistoren den Vorteil, dass
sie preisgünstiger
und kompakter sind.
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Neben
der Ausführungsform,
bei der in der Kontaktbuchse ein Sensor angeordnet ist, der erfasst,
wie weit ein Stecker eingesteckt ist, kann in der Kontaktbuchse
auch ein elektronischer Schalter angeordnet sein, bei dessen Schließen jeder
Schalter von den in einer Leitung zwischen einem Eingangsanschluss
und einer Kontaktbuchse angeordneten Schalter ebenfalls geschlossen
wird. Es kann am Ende der Kontaktbuchse ein Mikroschalter bereitgestellt
sein. Sowohl die Ausführungsform
mit dem Sensor, also auch die mit dem Mikroschalter kann zuverlässig arbeiten,
wobei der Grad der Zuverlässigkeit vom
Wert und damit vom Preis der verwendeten Bauelemente abhängt. Die
gewünschte
Zuverlässigkeit und
der gewünschte
Preis können
festlegen, wann die Ausführungsform
mit dem Sensor und wann die mit dem elektronischen Schalter eingesetzt
wird.
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Die
Erfindung kann auch rein mechanisch realisiert werden: So kann die
Steckdose einen Mechanismus umfassen, der beim Einstecken und Ausstecken
eines Steckers betätigt
wird und der hierbei ein Schließen
bzw. Öffnen
jedes Schalters der in einer Leitung zwischen einem Eingangsanschluss
und einer Kontaktbuchse angeordneten Schalter bewirkt. Beispielsweise
kann vorgesehen sein, dass der Stecker beim Einstecken etwas gedreht
werden muss, bevor die Stifte in Kontaktbuchsen eingeführt werden können. Ein
Betätigen
des Schalters kann dann mit der Drehung gekoppelt sein. Umgekehrt
ist es auch möglich,
dass zunächst
die Stifte in Kontaktbuchsen eingesteckt werden und dann eine Drehung
(ggf. unter Einschluss der Kontaktbuchsen) erfolgen muss, damit
die Schalter geschlossen werden. Das Bereitstellen einer mechanischen
Ausführungsform
der Erfindung kann unter Sicherheitsaspekten vorteilhaft sein, möglicherweise
ist diese Lösung
auch die preisgünstigste
Lösung.
Hierfür
wird in Kauf genommen, dass die Steckdosen gegenüber herkömmlicher Weise für Wechselspannungsnetze
verwendeten Steckdosen in ihrem Aufbau stark umgestaltet werden müssen.
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Die
erfindungsgemäße Tastschaltereinheit umfasst
eine Taste und einen in einer Leitung zwischen einem ersten Eingangsanschluss
und einem zweiten Eingangsanschluss angeordneten Schalter, der durch
die Taste schließbar
ist, indem die Taste von einer Offenstellung in eine Schließstellung
verbracht wird. Der Schalter ist durch die Taste öffenbar, indem
die Taste aus der Schließstellung
in die Offenstellung verbracht wird, wobei das Betätigen der
Taste nicht mechanisch erfolgt, sondern über eine Signalabgabe ein Öffnen bzw.
Schließen
des Schalters bewirkt wird. Die Tastschaltereinheit ist über besagte Eingangsanschlüsse mit
einem Gleichspannungsnetz verbindbar oder verbunden. In einer zweiten
Leitung kann ein zweiter solcher Schalter angeordnet sein.
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Das
oben zum Einstecken des Steckers Gesagte ist somit auf das Betätigen der
Taste übertragbar.
Typischerweise ist die Taste bei einem Tastschalter eine Wipptaste.
Dann kann die Wipptaste zunächst
in einem vorbestimmten Winkel verkippt werden, ohne dass der Schalter
geschlossen wird, und erst wenn sie eine Endstellung erreicht hat
oder gerade erreicht, wird der Schalter geöffnet.
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Die
bevorzugten Ausführungsformen
der Steckdoseneinheit können
auch bei der erfindungsgemäßen Tastschaltereinheit
analog verwirklicht sein. Insbesondere kann an einer Wipptaste ein
Fortsatz angeordnet sein, der mit anderen Elementen so zusammenwirkt,
wie es die Stifte des Steckers beim Einstecken eines solchen in
die erfindungsgemäße Steckdoseneinheit
tun. So kann auch hier der Fortsatz beim Verkippen der Wipptaste
in den Erfassungsbereich eines Sensors gelangen, der den Schalter
betätigt.
Genauso kann der Fortsatz auch einen Mikroschalter betätigen.
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In
Gebäuden
oder Gebäudeteilen
finden die erfindungsgemäße Steckdoseneinheit
und die erfindungsgemäße Tastschaltereinheit
ihre bevorzugte Anwendung, insbesondere auch eine Mehrzahl von solchen
Steckdoseneinheiten und Tastschaltereinheiten.
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Nachfolgend
werden bevorzugte Ausführungsformen
der Erfindung unter Bezug auf die Zeichnung beschrieben, in der
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1 den
Schaltplan einer Steckdoseneinheit gemäß einer ersten Ausführungsform
der Erfindung veranschaulicht und
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2 den
Schaltplan einer Steckdoseneinheit gemäß einer zweiten Ausführungsform
der Erfindung veranschaulicht und
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3 den
Schaltplan einer Tastschaltereinheit gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung veranschaulicht.
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Eine
in 1 schematisch gezeigte und im Ganzen mit 10 bezeichnete
Steckdoseneinheit umfasst eine Steckdose, von der symbolisch Kontaktbuchsen 12a und 12b dargestellt
sind, in die Stifte 14a, 14b eines Steckers 16 einsteckbar
sind, um über
ein Steckerkabel 18 ein in der Figur nicht gezeigtes Gerät anzuschließen. Die
Steckdoseneinheit weist einen Eingangsanschluss 20a und
einen Eingangsanschluss 20b auf. Der Eingangsanschluss 20a ist über eine
Leitung 22a mit der Kontaktbuchse 12a verbunden,
und der Eingangsanschluss 20b über eine Leitung 22b mit
der Kontaktbuchse 12b verbunden. In der Leitung 22a und
der Leitung 22b ist jeweils eine Schaltereinheit 24a, 24b angeordnet. Die
Schaltereinheiten 24a bzw. 24b umfassen einen MOSFET 26a bzw. 26b als
Schalter, der das eigentliche in der Leitung 22a bzw. 22b angeordnete
Element darstellt. Bei den Schaltereinheiten 24a und 24b kann
es sich um an sich aus dem Automobilbau in den dort bereitgestellten
Gleichspannungsnetzen bekannte Schaltereinheiten handeln, die gegebenenfalls
in ihrer Spannungsauslegung angepasst sind. Sie werden mit einer
Versorgungsspannung von vorliegend 5 V versorgt. Die Versorgungsspannung
VCC 5 V und die Referenzspannung RESET werden durch eine Spannungsversorgungseinheit 28 bereitgestellt, die
mit einem Eingangsanschluss 20b gekoppelt ist. Über einen
Spannungsabfall an den Schaltern 26a und 26b kann
eine Diagnose durchgeführt
werden, wofür
symbolisch der Buchstabe „D” hinter
einem Widerstand 30a bzw. 30b gezeigt ist. Die
Schaltereinheiten 24a und 24b können somit
eine Selbstdiagnose dahingehend durchführen, ob der MOSFET 26a bzw. 26b funktionsfähig ist.
Im Falle eines negativen Ausgangs der Diagnose wird über einen
ebenfalls mit D bezeichneten Steuerausgang ein LED-Treiber 32 aktiviert,
der dafür
sorgt, dass eine LED 34 leuchtet. Der LED-Treiber 32 wird
ebenfalls von der Spannungsversorgungseinheit 28 mit Spannung
versorgt. Alternativ zum Anzeigen eines Defekts einer der Schaltereinheiten 24a und 24b durch
Leuchten einer Leuchtdiode 34 (oder auch zusätzlich)
kann ein Diagnoseergebnis über
eine serielle Schnittstelle 35 an einen Bus 36 übermittelt
werden. Es kann sich um ein in dem Gebäude, in dem die Steckdoseneinheit 10 eingesetzt
wird, verlegten Bus 36 handeln, der mit einer zentralen
Steuereinheit (nicht gezeigt) im Gebäude gekoppelt ist, so dass
dieser bekannt ist, welcher Schalter 24a und 24b nicht
funktionsfähig
ist.
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Neben
einem Überspannungsschutz 37 kann
ein Schutz vor Überlast
in den Schaltereinheiten 24a und 24b vorgesehen
sein. Die eigentliche Aufgabe der Schaltereinheiten 24a und 24b besteht darin,
die Kontaktbuchsen 12a und 12b von einem an den
Eingangsanschlüssen 20a und 20b anliegenden Netz
(vergleiche die Symbole „+” und „–” für Anschlüsse des
Gleichspannungsnetzes) zu trennen, während ein Stecker 16 eingesteckt
bzw. ausgesteckt wird. Hierzu ist in der Kontaktbuchse 12b ein Sensor 38 angeordnet,
der beispielsweise als Lichtschrankensensor ausgebildet sein kann.
Dem Sensor 38 ist eine Auswerteeinheit 40 nachgeordnet,
die ebenfalls von der Spannungsversorgungseinheit 28 mit
Strom versorgt wird. Durch den Sensor 38 wird erfasst,
wenn der Stift 14b den Bereich der Kon taktbuchse 12b erreicht
hat, in dem der Sensor 38 angeordnet ist, vorliegend vollständig eingesteckt
ist. Erfasst der Sensor 38, dass ein Stift 14b eingesteckt
ist, sollen die MOSFETs 26a und 26b durchgeschaltet werden,
denn der Einsteckvorgang ist beendet und die zuvor geöffneten
Schaltereinheiten 24a und 24b können geschlossen
werden. Zu diesem Zweck ist die Steuer- und Auswerteeinheit 40,
die die Messsignale des Sensors 38 empfängt und auswertet, mit dem
Gate 42a bzw. 42b der MOSFETs 26a bzw. 26b gekoppelt,
im Falle des MOSFET 26a ist dazwischen noch eine Ladungspumpe 44 angeordnet.
Sobald der Stecker 16 vollständig eingesteckt ist, bewirkt
die Auswerte- und Steuereinheit 40, dass die Schalter in den
Schaltereinheiten 24a und 24b geschlossen werden.
Somit liegt die Gleichspannung an den Kontaktbuchsen 12a und 12b und über diese
an den Stiften 14a und 14b an. Beim Herausziehen
des Steckers 16 kehrt sich der Prozess um: Durch den Sensor 38 wird erfasst,
dass der Stift 14b nicht länger in der Kontaktbuchse 12b steckt,
und durch die Auswerte- und Steuereinheit 40 werden die
MOSFETs 26a und 26b wieder geöffnet.
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Dadurch,
dass die Spannungszu- und -abschaltung über elektronische Schalter
erfolgt, während
die Steckverbindung geschlossen ist, werden Lichtbögen vermieden.
Gleichspannung liegt jedoch an, wenn der Stecker 16 vollständig eingesteckt
ist. Die Kontaktbuchsen 12a und 12b können wie
bei einer herkömmlichen,
für Wechselspannungsnetz
vorgesehenen Steckdose ausgestaltet sein, bevorzugt sind sie etwas
tiefer ausgestaltet, so dass der Sensor 38 sich an einer
Stelle befindet, die von einem Kontaktstift eines herkömmlichen
Steckers nicht erreicht wird. Bei dem zum Anschluss eines mit Gleichspannung
zu betreibenden Verbrauchers dienenden Steckers 16 sind
die Stifte 14a und 14b dann länger ausgebildet als bei einem
herkömmlichen
Stecker. Sie können
einen größeren Durchmesser
aufweisen als bei herkömmlichen
Steckern, so dass der Stecker 16 nicht in eine herkömmliche
Steckdose einsteckbar ist. Ansonsten kann jedoch auf sämtliche,
in der Gestaltung von Steckdosen für Wechselspannungsnetze bekannten
Techniken zurückgegriffen
werden.
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Eine
alternative Ausführungsform
einer Steckdoseneinheit ist in 2 schematisch
dargestellt und mit 10' bezeichnet.
Gleiche Bauteile oder Elemente sind hierbei mit den gleichen Bezugszahlen
wie in 1 versehen. Bei der Steckdoseneinheit 10' aus 2 sind
anstelle der Transistoren 26a und 26b aus der
Steckdoseneinheit 10 herkömmliche, für den Einsatz in Gleichspannungsanwendungen
geeignete Relaiskontakte 46a, 46b verwendet, die durch
Anwendung einer Relaisspule 48 geöffnet und geschlossen werden,
so dass sie gemeinsam mit dieser ein Relais bzw. Schütz bilden.
Das Relais arbeitet dann, wenn ein interner Schalter 50 einer
dem Sensor 38 nachgeordneten Steuer- und Auswerteeinheit 52,
die vorliegend an die Stelle der Steuer- und Auswerteeinheit 40 tritt,
geschlossen wird. Dem Relais 48 ist hierbei eine Freilaufdiode 54 parallel
geschaltet. Relais 48 und Schalter 50 sind in
einer Verbindungsleitung 56 zwischen den Leitungen 22a und 22b angeordnet,
so dass ein herkömmlicher
Gleichstrom fließt.
Die Steuer- und Auswerteeinheit 52 ist mit der Leitung 22a gekoppelt
und wird so mit Betriebsspannung versorgt.
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Die
Steckdoseneinheit 10' unterscheidet
sich von der Steckdoseneinheit 10 lediglich in der Ausgestaltung
der Schalter, nicht aber in der prinzipiellen Funktionsweise. Somit
wird auch hier ein Lichtbogen wirksam unterdrückt, solange der Stecker 16 eingesteckt
oder herausgezogen wird.
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Bei
den Ausführungsformen
gemäß 1 und 2 (Steckdoseneinheiten 10 und 10') kann der Sensor 38 jeweils
durch einen Mikroschalter ersetzt werden, der beim Einstecken des
Stifts 14b geschlossen wird. Dadurch kann ein Hilfsstromkreis
geschlossen werden, und dessen Schließen kann durch die Steuer-
und Auswerteeinheit 40 bzw. 52 erfasst werden.
Bei der Ausführungsform
gemäß 2 (Steckdoseneinheit 10') kann der Mikroschalter
auch direkt den Schalter 50 ersetzen.
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Der
Sensor 38 bzw. ein Mikroschalter ist bei den Steckdoseneinheiten 10 und 10' lediglich in
der Kontaktbuchse 12b ange ordnet. Es wird hierbei davon
ausgegangen, dass der Stift 14a gleichzeitig mit dem Stift 14b eingesteckt
ist, so dass auf einen zweiten Sensor bzw. zweiten Mikroschalter
verzichtet werden kann. Es werden jedoch gleich zwei Schaltereinheiten 24a, 24b bzw.
zwei Schalter 46a, 46b betätigt. Grundsätzlich sind
Ausführungsformen
denkbar, bei denen nur eine Schaltereinheit 24a bzw. ein Schalter 46a vorgesehen
ist, insbesondere, wenn ein Eingangsanschluss 20b direkt
mit Masse verbunden ist. Die Ausführungsform mit zwei Schaltereinheiten 24a, 24b bzw.
zwei Schaltern 46a, 46b hat jedoch den Vorteil,
dass sie auch noch dann funktioniert, wenn eine der jeweiligen Schaltereinheiten
bzw. einer der jeweiligen Schalter ausfällt, es ist die so genannte
Einfehlerredundanz gegeben.
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Die
bei den erfindungsgemäßen Steckdoseneinheiten 10 und 10' verwendeten
Konstruktionsprinzipien können
auch bei einer Tastschaltereinheit eingesetzt werden. 3 zeigt
schematisch eine im Ganzen mit 58 bezeichnete Tastschaltereinheit.
Der Tastschaltereinheit 58 sind Leitungen 60 und 62 zugeordnet.
In den Leitungen 60 und 62 sind Schalter 64 und 66 angeordnet,
vorliegend MOSFETs. Dadurch kann es keine Lichtbögen beim Schalten geben. Die
Tastschaltereinheit 58 weist eine herkömmliche Taste 68 auf.
Diese kann gemäß dem Pfeil 70 verschwenkt
werden. Vorliegend ist an der Taste 68 kein Element angeordnet,
das unmittelbar einen Kontakt schließt. Stattdessen ist an der
Taste 68 ein Fortsatz 72 angeordnet. Durch Verschwenken
der Taste 68 gemäß dem Pfeil 70 wird
der Fortsatz 72 an der Taste 68 in den Bereich
eines Sensors 74 bewegt. Der Sensor 74 steht in
Verbindung mit einer Steuer- und Auswerteeinheit 76, die
die Schalter 64 und 66 ansteuert. Erst, wenn der
Fortsatz 72 den Sensor 74 erreicht hat, schließen die
Schalter 64 und 66. Bei der Tastschaltereinheit 58 gemäß 3 entspricht
der Fortsatz 72 in seiner Funktion genau dem Stift 14b bei
der Steckdoseneinheit 10 bzw. 10' aus 1 bzw. 2.
Die Schalter 64 und 66 können abweichend von der vorliegenden
Darstellung durch ein Relais wie bei der Steckdoseneinheit 10' aus 2 betätigt werden,
es ist genauso auch möglich,
Schaltereinheiten nach Art der Schalter einheiten 24a und 24b bereitzustellen.
Die Tastschaltereinheit 58 weist ebenfalls die Einfehlerredundanz
auf, weil zwei Schalter 64 und 66 bereitgestellt
sind.
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Die
Steckdoseneinheiten 10 und 10' wie auch die Tastschaltereinheit 58 sind
für den
Einsatz in einem Gebäude
oder Gebäudeteil
wie einer Wohnung oder einer einzelnen Wand vorgesehen.
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- 10,
10'
- Steckdoseneinheiten
- 12a,
12b
- Kontaktbuchsen
- 14a,
14b
- Stifte
- 16
- Stecker
- 18
- Steckerkabel
- 20a,
20b
- Eingangsanschlüsse
- 22a,
22b, 60, 62
- Leitungen
- 24a,
24b
- Schaltereinheiten
- 26a,
26b
- MOSFETs
- 28
- Spannungsversorgungseinheit
- 30a,
30b
- Widerstände
- 32
- LED-Treiber
- 34
- LED
- 35
- serielle
Schnittstelle
- 36
- Bus
- 37
- Überspannungsschutz
- 38,
74
- Sensoren
- 40,
52, 76
- Steuer-
und Auswerteeinheiten
- 42a,
42b
- Gates
- 44
- Ladungspumpe
- 46a,
46b, 64, 66
- Schalter
- 48
- Relais
- 50
- interner
Schalter
- 54
- Diode
- 56
- Verbindungsleitung
- 58
- Tastschaltereinheit
- 68
- Taste
- 70
- Kipprichtung
der Taste angebender Pfeil
- 72
- Fortsatz