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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Leitungsabschlusseinrichtung und eine Leitungsabschlusseinrichtung.
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Aus der
DE 10 2007 032 644 A1 ist eine Leitungsabschlusseinrichtung bekannt. Diese Leitungsabschlusseinrichtung weist einen Transformator auf, dessen sekundärseitige Induktivität frequenzabhängig ist.
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Ein Nachteil dieser Leitungsabschlusseinrichtung ist, dass der Transformator bei hohen Strömen im Bereicher einiger 10 Ampere ein relativ großes Volumen einnimmt, um eine hohe Induktivität zu erreichen, da die maximale Wicklungszahl des Transformators von dem Strom begrenzt wird.
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Aus der
DE 102 25 409 A1 ist eine Leitungsabschlussvorrichtung bekannt, die einen Transformator bzw. Drossel mit Primärwicklung und Sekundärwicklung umfasst, wobei die eingesetzte Impedanz frequenzabhängig ist und wobei eine Hilfswicklung vorgesehen ist zur Beeinflussung der Sättigung.
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Aus der
DE 602 17 173 T2 ist eine Leitungsabschlusseinrichtung bekannt, bei der eine steuerbare Impedanz vorgesehen ist.
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Aus der
US 6 954 060 B1 ist ein Wechselstromtransformator mit einer Gleichstromkomponente bekannt.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Leitungsabschlusseinrichtung, insbesondere für eine von einer Stromquelle gespeiste Leitung, weiterzubilden, welche kompakter baut.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei der Leitungsabschlusseinrichtung mit den in Anspruch 2 und bei dem Verfahren mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.
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Wichtige Merkmale der Erfindung bei der Leitungsabschlusseinrichtung sind, dass die Leitungsabschlusseinrichtung einen Transformator mit einer Primärwicklung und einer Sekundärwicklung umfasst, wobei ein erstes und ein zweites Ende der Primärwicklung an die abzuschließende Leitung anschließbar sind, wobei eine Stromquelle an die Sekundärwicklung angeschlossen ist und die Stromquelle einen Ausgangswechselstrom mit einstellbarer Ausgangsfrequenz und Ausgangsamplitude in die Sekundärwicklung einspeist. Von Vorteil ist dabei, dass die Induktivität der Primärspule für einen Strom durch die Primärwicklung mit der Ausgangsfrequenz kurzgeschlossen werden kann. Somit weist der Transformator für eine bestimmbare Frequenz keine Induktivität auf, beziehungsweise eine im Rahmen der Ansteuerung oder Regelung der Stromquelle realisierbare geringe Induktivität. Gleichzeitig ist die Frequenz, bei welcher diese geringe Induktivität auftritt einstellbar. Die Windungszahl ist dadurch nicht durch die Stromstärke von Strömen durch die Primärspule mit der Ausgangsfrequenz begrenzt. Dadurch kann eine hohe Induktivität der Primärwicklung für andere Frequenzen als die Ausgangsfrequenz bei kompakter Bauweise des Transformators erreicht werden.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist der Transformator einen Kern mit Luftspalt auf. Von Vorteil ist dabei, dass der Transformator leicht zu fertigten ist und eine linearisierte Kennlinie aufweist.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist der Kern ein Ringkern, auf welchem die Primärwicklung und die Sekundärwicklung aufgewickelt sind, wobei die Sekundärwicklung eine höhere Windungszahl aufweist als die Primärwicklung. Von Vorteil ist dabei, dass der Ausgangsstrom kleiner sein kann als ein Strom durch die Primärwicklung.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist ein Hallsensor im Luftspalt angeordnet. Von Vorteil ist dabei, dass der magnetische Fluss durch den Luftspalt erfassbar ist.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist der Hallsensor über ein, vorzugsweise regelbares, Bandpassfilter mit einer Regelungseinheit elektrisch verbunden und die Regelungseinheit steuert die Stromquelle an, so dass der mit der Leistungsfrequenz modulierte Anteil des magnetischen Flusses im Kern des Transformators gegen null geregelt wird. Von Vorteil ist dabei, dass die Induktivität für den Leistungsstrom geregelt und somit der Transformator automatisch über den Durchlassbereich des Bandpassfilters für einen bestimmbaren Frequenzbereich kurzgeschlossen wird.
Erfindungsgemäß umfasst die Leitungsabschlusseinrichtung ein erstes Strommesselement, welches den Strom durch die Primärwicklung erfasst und ein zweites Strommesselement, welches den Strom durch die Sekundärwicklung erfasst. Von Vorteil ist dabei, dass ein Feedback über die Ansteuerung möglich ist bzw. die Leitungsabschlusseinrichtung regelbar ist.
Erfindungsgemäß sind das erste und zweite Strommesselement mit einer Regelungseinheit elektrisch verbunden und die Regelungseinheit steuert die Stromquelle an. Von Vorteil dabei ist, dass die Leitungsabschlusseinrichtung geregelt ist.
Erfindungsgemäß ist ein, vorzugsweise regelbares, Bandpassfilter elektrisch zwischen dem ersten Strommesselement und der Regelungseinheit angeordnet ist. Von Vorteil dabei ist, dass die Leitungsabschlusseinrichtung auf eine bestimmte Frequenz regelbar ist. Insbesondere ist die Frequenz, bei welcher die Impedanz der Primärwicklung kurzgeschlossen ist, über das Bandpassfilter in Zusammenspiel mit der Ausgangsfrequenz einstellbar.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist ein R-C-Glied parallel zur Primärwicklung geschaltet. Von Vorteil dabei ist, dass ein Leitungsabschlusswiderstand für eine andere Frequenz oder Frequenzbereich, welcher von der Ausgangsfrequenz beabstandet ist, einstellbar ist.
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Erfindungsgemäße Merkmale des Verfahrens zum Betreiben einer Leitungsabschlusseinrichtung sind, dass die Leitungsabschlusseinrichtung an einen Hinleiter und einen Rückleiter angeschlossen wird,
wobei an den Hinleiter und Rückleiter eine Leistungsstromquelle angeschlossen ist, welche einen Leistungswechselstrom mit einer Leistungsfrequenz einspeist, und die Stromquelle so gesteuert ist, dass die Ausgangsfrequenz des Ausgangswechselstroms im Rahmen der durch die Steuerung gegebenen Genauigkeit der Leistungsfrequenz entspricht. Von Vorteil dabei ist, dass die Impedanz der Primärwicklung für den Leistungswechselstrom kurzschließbar ist. Der Leistungsstrom begrenzt dadurch nicht die maximale Windungszahl der Primärspule. Somit ist eine vorgegebene Impedanz bei anderen Frequenzen als der Ausgangsfrequenz mit einem kompakten Transformator realisierbar.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens erfasst der Hallsensor den magnetischen Fluss im Luftspalt,
ein elektrisches Sensorsignal des Hallsensors wird dem Bandpassfilter zugeführt,
das Bandpassfilter lässt den Teil des Sensorsignals passieren, welcher mit der Leistungsfrequenz moduliert ist,
das Ausgangssignal des Bandpassfilters wird der Regelungseinheit zugeführt und die Regelungseinheit steuert die Stromquelle derart an, dass ein vom Hallsensor erfasster Wert des magnetischen Flusses für die Leistungsfrequenz auf Null hin geregelt wird. Von Vorteil dabei ist, dass die Leistungsabschlusseinrichtung regelbar ist.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens folgt der Ausgangswechselstrom der Stromquelle dem Leistungswechselstrom, wobei ein Amplitudenverhältnis des Leistungswechselstroms zum Ausgangswechselstrom einem Übertragungsverhältnis des Transformators entspricht und/oder indem Amplitude und/oder Frequenz Stellgrößen der Regelungseinheit sind. Von Vorteil dabei ist, dass die Impedanz der Primärwicklung frequenzselektiv beeinflussbar ist.
Erfindungsgemäß umfasst das Verfahren folgende Schritte:
- - der erste Stromsensor den Leistungswechselstrom und der zweite Stromsensor den Ausgangswechselstrom der Stromquelle erfassen,
- - ein Sensorsignal des ersten Stromsensors dem Bandpassfilter zugeführt wird und das Ausgangssignal des Bandpassfilters einem Subtrahierer zugeführt wird,
- - das Sensorsignal des zweiten Stromsensors einem Multiplizierer zugeführt wird,
- - der Multiplizierer ein Zwischensignal als das Produkt von einem Übersetzungsverhältnis des Transformators und dem Sensorsignal des zweiten Stromsensors berechnet,
- - das Zwischensignal dem Subtrahierer zugeführt wird, welcher ein Differenzsignal zwischen dem Ausgangssignal und dem Zwischensignal bildet,
- - das Differenzsignal der Regelungseinheit zugeführt wird,
- - und die Regelungseinheit mit einem Stellwert die Stromquelle so ansteuert, dass das Differenzsignal einen geringen absoluten Betrag annimmt.
Von Vorteil dabei ist, dass die Leitungsabschlusseinrichtung gut regelbar ist.
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Merkmale der Vorrichtung zur berührungslosen Leistungsübertragung und Datenübertragung sind, dass die Vorrichtung
- - eine Leiterschleife mit einem Hinleiter und einem Rückleiter,
- - eine Leistungsstromquelle, welche einen Leistungswechselstrom mit einer Leistungsfrequenz in die Leiterschleife einprägt,
- - eine Datenquelle, welche ein Datensignal mit einer Trägerfrequenz in die Leiterschleife einspeist,
- - einen Verbraucher aufweist, der mittels einer Wicklung Leistung aus der Leiterschleife auskoppelt, wobei die Wicklung an die Leiterschleife induktiv gekoppelt ist, wobei der Wicklung eine Kapazität in Reihe oder parallel zugeschaltet ist, wobei die zugehörige Resonanzfrequenz der Leistungsfrequenz entspricht und
- - der Verbraucher eine Empfangseinheit, welche aus der Leiterschleife das Datensignal berührungslos abgreift,
aufweist,
wobei die Leiterschleife an einem Ende zwischen Hinleiter und Rückleiter mit einer der oben beschriebenen Leitungsabschlusseinrichtung abgeschlossen ist, wobei eine Frequenz des Ausgangswechselstroms der Leistungsfrequenz entspricht. Von Vorteil dabei ist, dass das Leitungsabschlusseinrichtung eine kleine Impedanz für die Leistungsfrequenz darstellt und eine hohe Impedanz für höhere Frequenzen und somit als Leitungsabschluss für eine Vorrichtung zur berührungslosen Energieübertragung und berührungslosen Datenübertragung verwendbar ist.
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Bei einer bevorzugten Vorrichtung ist ein R-C-Glied parallel zur Primärwicklung an den Hinleiter und den Rückleiter angeschlossen, so dass eine Abschlussimpedanz für die Trägerfrequenz dem Wellenwiderstand der Leiterschleife für das Datensignal entspricht. Von Vorteil dabei ist, dass keine Reflektionen des Datensignals auftreten und somit das Datensignal besser übertragbar ist.
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Wichtige Merkmale der Erfindung bei dem Verfahren zum Betreiben einer Vorrichtung zur berührungslosen Leistungsübertragung und Datenübertragung sind, dass die Leitungsabschlusseinrichtung mit steuerbarer Frequenzabhängigkeit nach einem der oben beschriebenen Verfahren zum Betreiben einer Leitungsabschlusseinrichtung mit steuerbarer Frequenzabhängigkeit betrieben wird. Von Vorteil ist dabei, dass die Leitungsabschlusseinrichtung auf eine Leistungsfrequenz des Leistungswechselstroms steuerbar bzw. regelbar ist und somit ein Bandpass ähnliches Verhalten im Bereich der Leistungsfrequenz aufweist. Gleichzeitig stellt die Leitungsabschlusseinrichtung einen Abschlusswiderstand für das Datensignal dar.
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Weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen. Die Erfindung ist nicht auf die Merkmalskombination der Ansprüche beschränkt. Für den Fachmann ergeben sich weitere sinnvolle Kombinationsmöglichkeiten von Ansprüchen und/oder einzelnen Anspruchsmerkmalen und/oder Merkmalen der Beschreibung und/oder der Figuren, insbesondere aus der Aufgabenstellung und/oder der sich durch Vergleich mit dem Stand der Technik stellenden Aufgabe.
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Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen mit Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigen rein schematisch:
- 1 eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Leitungsabschlusseinrichtung mit einem Transformator mit einem Ringkern und einem Hallsensor;
- 2 eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Leitungsabschlusseinrichtung mit einer Regelung mit Strommesssensoren; und
- 3 eine Prinzipskizze einer Vorrichtung zur berührungslosen Leistungsübertragung und Datenübertragung unter Verwendung einer Ausführungsform nach 1 oder 2 als Leitungsabschlusseinrichtung.
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1 zeigt einen Schaltplan einer erfindungsgemäßen Leitungsabschlusseinrichtung 10. Die Leitungsabschlusseinrichtung 10 weist einen Transformator 12 auf. Enden einer Primärwicklung 14 des Transformators 12 sind Pole bzw. Anschlusspunkt der Leitungsabschlusseinrichtung 10. Die Primärwicklung ist um einen Ringkern 20 gewickelt.
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Eine Sekundärwicklung 16 des Transformators 12 ist ebenfalls um den Ringkern 30 gewickelt und an eine Stromquelle 18 angeschlossen. Die Stromquelle 18 prägt einen Ausgangswechselstrom in die Sekundärwicklung 16 ein. Dadurch entsteht ein magnetischer Fluss im Ringkern 20, welcher wiederum eine Impedanz der Primärwicklung 14 beeinflusst. Die Impedanz der Primärwicklung 14 weist nun eine vom Ausgangswechselstrom abhängige Frequenzabhängigkeit auf. Diese Frequenzabhängigkeit ist über die Frequenz des Ausgangswechselstroms steuerbar. Somit erhält man eine Leitungsabschlusseinrichtung 10 mit steuerbarer Frequenzabhängigkeit.
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Wird die Primärwicklung 14 an einen Hinleiter 40 und einen Rückleiter 44 angeschlossen und eine Leistungsstromquelle prägt einen Leistungswechselstrom mit einer Leistungsfrequenz im Bereich zwischen ca. 10 kHz bis ca. 500 kHz in den Leiter ein, so lässt sich durch zielgerichtetes Ansteuern der Stromquelle die Leitungsabschlusseinrichtung 10 für die Leistungsfrequenz verkleinern oder vergrößern. Ziel ist es die Induktivität der Primärwicklung für den Leistungswechselstrom kurz zu schließen. Andernfalls begrenzt der Leistungswechselstrom die maximale Anzahl der Windungen der Transformatorwicklungen. Um trotzdem für andere Frequenzen als die Leistungsfrequenz eine bestimmte Induktivität zu erreichen, muss der Querschnitt des Kerns und somit das vom Transformator beanspruchte Raumvolumen angepasst werden. Dies führt bei Strömen des Leistungswechselstroms im Bereich von einigen zehn bis hundert Ampere zu einer Verringerung des Volumens des Transformators um bis zu vier Fünftel. Der Transformator nimmt im erfindungsgemäßen Verfahren nur 20% des Volumens ein, welcher bei den bisher bekannten Verfahren benötigt wurde.
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Das zielgerichtete Ansteuern lässt sich auch durch eine Regelung realisieren.
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Für die in 1 gezeigte Regelung weist der Ringkern 20 einen Luftspalt 22 auf. Unter makroskopischen Luftspalt versteht man hier eine Unterbrechung des Ringkerns 20 durch zwei radiale Einschnitte, welche ein Stück des Ringkerns 20 entfernen bzw. das Fehlen des entsprechenden Stücks bei der Fertigung des Ringkerns 20. Der Luftspalt 22 ist als Unterbrechung in Umfangsrichtung durch radial geführte Einschnitte des Ringkerns 20 ausgeführt. In dem Luftspalt 22 ist ein Hallsensor 24 angeordnet.
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Der Hallsensor 24 ist über einen Bandpassfilter 26 mit einer Regelungseinheit 28 elektrisch verbunden. Der Bandpassfilter 26 ist so ausgewählt, dass er Sensorsignale des Hallsensors 24 im Bereich der Leistungsfrequenz passieren lässt. Die Regelungseinheit 28 erhält so ein Ausgangssignal des Bandpassfilters 26, das einem Wert für den magnetischen Fluss im Luftspalt 22 im Bereich der Leistungsfrequenz entspricht. Die Regelungseinheit 28 gibt nun einen Stellwert an die Stromquelle 18, so dass der vom Hallsensor 24 erfasste Wert für den magnetischen Fluss auf Null hin geregelt wird, bzw. einen möglichst kleinen Absolutwert annimmt.
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Dies führt dazu, dass der Ausgangswechselstrom der Stromquelle 18 dem Leistungswechselstrom im Hinleiter 40 bzw. Rückleiter 44 folgt. Ein Amplitudenverhältnis des Ausgangswechselstroms und des Leistungswechselstroms entspricht dabei automatisch einem Übersetzungsverhältnis des Transformators 12.
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Bei einer nicht gezeigten Ausführungsform der Leitungsabschlusseinrichtung wird die Stromquelle 18 direkt ohne Regelung angesteuert. Dabei sind dann vorzugsweise die Amplitude und/oder die Frequenz unter Berücksichtigung des Übertragungsverhältnisses des Transformators 12 Stellgrößen für den Ausgangswechselstrom.
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2 zeigt ein weiteres erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel für eine Leitungsabschlusseinrichtung 11. Hier ist der Transformator 12 mit seiner Primärwicklung 14 und Sekundärwicklung 16 nur symbolhaft gezeigt. Der Fachmann kann einen bekannten geeigneten Transformator 12 einsetzen. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel prägt die Stromquelle 18 einen Ausgangswechselstrom in die Sekundärwicklung 16 ein.
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Zur Regelung der Leitungsabschlusseinrichtung 11 wird der Strom durch die Primärwicklung 14 durch ein erstes Strommesselement 30 erfasst und der Ausgangswechselstrom der Stromquelle 18 durch ein zweites Strommesselement 32.
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Das Sensorsignal des ersten Strommesselements 30 wird über einen Bandpassfilter 26 einem Subtrahierer zugeführt, welcher mit der Regelungseinheit 28 in einem Gerät integriert ist. Ein weiteres Ausgangssignal des zweiten Strommesselements wird mit dem Übersetzungsverhältnis des Transformators 12 in einem Multiplizierer multipliziert und so in ein Zwischensignal überführt. Dieses Zwischensignal wird dem Subtrahierer zugeführt, welcher ein Differenzsignal aus dem Zwischensignal und dem Ausgangssignal des Bandpassfilters bereitstellt. Das Differenzsignal wird als Regelgröße der Regelungseinheit 28 zugeführt, welche die Stromquelle 18 ansteuert, so dass das Differenzsignal minimal wird bzw. einen geringen absoluten Betrag annimmt.
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Dies hat zur Folge, dass der Ausgangswechselstrom dem Strom durch die Primärwicklung 14 folgt und so den magnetischen Fluss kompensiert. Dies wiederum wirkt sich auf die Leitungsabschlusseinrichtung der Primärwicklung 14 aus.
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Allgemein ausgedrückt wird eine vom in die Primärwicklung des Transformators eingespeisten Wechselstrom abhängige Sensorgröße über ein Bandpassfilter einer Regelung zugeführt. Die Regelung steuert eine mit der Sekundärwicklung des Transformators verbundene Stromquelle derart an, dass der magnetische Fluss im Transformator für das Frequenzband, welches das Bandpassfilter durchlässt, gegen Null geht. Insbesondere folgt der Ausgangwechselstrom der Stromquelle dem Wechselstrom, welcher in die Primärwicklung gespeist wird. Somit ist der Transformator für Wechselströme im Frequenzband des Bandpassfilters kurzgeschlossen. Die induktive Impedanz des Transformators für diese Wechselströme ist null. Mittels eines einstellbaren Bandpassfilters lässt sich so die Frequenzabhängigkeit der Leitungsabschlusseinrichtung 10,11 steuern.
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Um die Leitungsabschlusseinrichtung 10,11 für höhere Frequenzen, welche höher als die Leistungsfrequenz sind, auf einem frequenzunabhängigen Wert zu stabilisieren, ist in 2 als zusätzliche Möglichkeit ein R-C-Glied 34 parallel zur Primärwicklung 14 angeordnet. Das R-C-Glied 34 ist entsprechend ausgewählt bei höheren Frequenzen eine konstante Impedanz bereitzustellen, insbesondere eine Impedanz, welche dem Wellenwiderstand einer an die Primärwicklung 14 angeschlossenen Leitung entspricht.
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3 zeigt schematisch eine Vorrichtung zur berührungslosen Leistungsübertragung und Datenübertragung. Die Vorrichtung umfasst eine Leiterschleife mit einem Hinleiter 40, einem Rückleiter 44 und einer Leistungsstromquelle 46. Die Leistungsstromquelle 46 speist einen Leistungswechselstrom mit einer Leistungsfrequenz im Bereich zwischen ca. 10 kHz und ca. 500 kHz in die Leitung ein. Die Amplitude des Leistungswechselstroms liegt Vorzugsweise in einem Bereich zwischen 10 A und 500 A.
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Eine Datenquelle 48 speist ein Datensignal mit einer Trägerfrequenz in die Leitung ein. Die Trägerfrequenz ist vorteilhafterweise um eine Größenordnung höher als die Leistungsfrequenz. Die Amplitude des Datensignals liegt im Bereich zwischen 10 Milliampere und einiger hundert Milliampere.
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Ein Verbraucher 50 koppelt mittels einer Wicklung Leistung aus der Leiterschleife aus. Dafür ist die Wicklung an die Leiterschleife induktiv gekoppelt. Der Wicklung 52 ist eine Kapazität 54 parallel zugeschaltet, wodurch ein Resonanzkreis mit einer zugehörigen Resonanzfrequenz gebildet ist. Die zugehörige Resonanzfrequenz entspricht im Rahmen der realisierbaren Genauigkeit und Regelgeschwindigkeit der Leistungsfrequenz.
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Der Verbraucher 50 weist eine Empfangseinheit auf, welche aus der Leiterschleife das Datensignal berührungslos abgreift. Dafür eignet sich insbesondere eine induktive oder kapazitive Kopplung der Empfangseinheit mit der Leiterschleife.
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Die Datenquelle 48 kann stationär sein oder ebenfalls auf einem weiteren Verbraucher angeordnet sein, welcher die Merkmale des Verbrauchers aufweist. Die Leiterschleife ist in allen mögliche Geometrieen anordenbar. Vorteilhafterweise ist die Leiterschleife langestreckt ausgeführt und der Verbraucher 50 und der weitere Verbrauch bzw. die Datenquelle 48 sind entlang der Leiterschleife bewegbar.
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Als Leitungsabschlussimpedanz zwischen Hinleiter 40 und Rückleiter 44 ist die Leitungsabschlusseinrichtung 10, 11 mit einer steuerbaren Frequenzabhängigkeit angeordnet. Dabei ist die Leitungsabschlusseinrichtung 10, 11 so angesteuert oder geregelt, dass die Leitungsabschlusseinrichtung 10, 11 für das Leistungssignal mit der Leistungsfrequenz ein Bandpass ähnliches Verhalten zeigt und für die Trägerfrequenz als Leitungsabschlussimpedanz wirkt. Für die Trägerfrequenz entspricht die Leitungsabschlusseinrichtung 10, 11 vorzugsweise der Wellenimpedanz der Leitung. So können Reflektionen des Datensignals vermieden werden und eine erhöhte Übertragungskapazität steht zur Verfügung. Gleichzeitig sind die Verluste für das Leistungssignal relativ gering.
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Durch das Übersetzungsverhältnis des Transformators 12 kann der Ausgangswechselstrom relativ geringgehalten werden. Mögliche Schwankungen der Leistungsfrequenz werden durch die oben beschriebenen Regelungen automatisch kompensiert. Auch bei einer absichtlichen Änderung der Leistungsfrequenz muss der Leitungsabschluss nicht ausgewechselt werden.
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Somit wird eine Leitungsabschlusseinrichtung 10,11 als Leitungsabschlussimpedanz einer Leiterschleife für eine Vorrichtung zur berührungslosen Leistungsübertragung und Datenübertragung verwendet. Die Vorrichtung umfasst die Leiterschleife mit dem Hinleiter 40 und dem Rückleiter 44, die Leistungsstromquelle 46, welche den Leistungswechselstrom mit der Leistungsfrequenz in die Leiterschleife einprägt, die Datenquelle 48, welche das Datensignal mit der Trägerfrequenz in die Leiterschleife einspeist und den Verbraucher 50, der mittels der Wicklung 52 Leistung aus der Leiterschleife auskoppelt. Die Wicklung 52 ist an die Leiterschleife induktiv gekoppelt. Der Wicklung 52 ist die Kapazität 54 in Reihe oder parallel zugeschaltet, wodurch ein Schwingkreis gebildet ist, dessen zugehörige Resonanzfrequenz der Leistungsfrequenz im Wesentlichen entspricht.
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Der Verbraucher 50 umfasst die Empfangseinheit, welche aus der Leiterschleife das Datensignal berührungslos insbesondere durch induktive oder kapazitive Kopplung abgreift. Die Ausgangsfrequenz des Ausgangswechselstroms der Stromquelle 18 entspricht im Rahmen der realisierbaren Genauigkeit der Leistungsfrequenz.
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Bezugszeichenliste
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- 10,11
- Leitungsabschlusseinrichtung
- 12
- Transformator
- 14
- Primärwicklung
- 16
- Sekundärwicklung
- 18
- Stromquelle
- 20
- Ringkern
- 22
- Luftspalt
- 24
- Hallsensor
- 26
- Bandpassfilter
- 28
- Regelungseinheit
- 30
- erstes Strommesselement
- 32
- zweites Strommesselement
- 34
- R-C-Glied
- 40
- Hinleiter
- 44
- Rückleiter
- 46
- Leistungsstromquelle
- 48
- Datenquelle
- 50
- Verbraucher
- 52
- Wicklung
- 54
- Kapazität
