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TECHNISCHES GEBIET
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Die Erfindung betrifft ein System zum kontaktlosen Übertragen von Energie und Daten und ein Fahrzeug mit einem derartigen System.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Im Stand der Technik sind Systeme zur Energie- und Datenübertragung bekannt. In Fahrzeugen könnten derartige Systeme zum Bereitstellen von Energie bzw. Daten für ein Bordunterhaltungssystem, für Beleuchtungseinrichtungen oder dergleichen dienen. Eine kontaktlose Übertragung zwischen einem ersten Fahrzeugteil und einem dazu bewegbaren zweiten Fahrzeugteil ermöglicht etwa, rasch unkonfigurierbare Passagierkabinen eines Fahrzeugs mit variabel positionierbaren Sitzen oder oberhalb von Sitzen angeordneten Einrichtungen ohne Aufwand elektrisch mit übergeordneten Systemen des Fahrzeugs verbinden.
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In größeren Fahrzeugen, beispielsweise Verkehrsflugzeugen, wird die Sicherheit der Auslegung technischer Einrichtungen in mehreren Stufen vorgegeben, je nach der vorgesehenen Kritikalität der Anwendung der betreffenden Einrichtungen. Neben für das Überleben von Passagieren und der Integrität des Fahrzeugs kritischen Anwendungen sind weiterhin weniger oder nicht kritische Anwendungen denkbar.
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Diese Abstufungen werden häufig mit „Design Assurance Level (DAL)” bezeichnet, wobei der DAL-Level „A” für besonders kritische Anwendungen verwendet wird und der DAL-Level „E” für besonders unkritische Anwendungen. Die Versorgung von Einrichtungen der Stufe DAL A mit elektrischem Strom und Daten muss demnach deutlich zuverlässiger bzw. sicherer sein als die Versorgung von Einrichtungen für Anwendungen der Stufe DAL E. Die Verkabelung von Entriegelungsmechanismen von Fächern für Sauerstoffmasken in Kabinen von Verkehrsflugzeugen wird überwiegend mit einem DAL B Level ausgeführt.
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In
DE 10 2008 024 217 A1 wird ein System zur kontaktlosen Energie- und Datenübertragung offenbart, bei dem ein Übertrager zwischen dem ersten und dem zweiten Fahrzeugteil gebildet wird. Neben der Übertragung von Energie werden Daten als Wechselspannungssignale übertragen, die auf ein Trägersignal mit einer Trägerfrequenz aufmoduliert sind.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die elektrische Verbindung von Einrichtungen mit hohen Sicherheitsanforderungen, beispielsweise von Entriegelungsmechanismen von Fächern für Sauerstoffmasken, wird zur Realisierung eines hohen DAL-Levels an Bord von Verkehrsflugzeugen üblicherweise durch separate Verkabelungen realisiert. Einrichtungen in einer sogenannten „Passenger Service Unit (PSU)”, die sich oberhalb von positionsveränderlichen Sitzen befinden, könnten dagegen mit einem System zur kontaktlosen Energie- und Datenübertragung elektrisch an ein übergeordnetes System des Verkehrsflugzeugs angebunden sein. Da die in einer PSU befindlichen Lautsprecher, Leuchten oder Bedienknöpfe nur eine relativ geringe Anwendungskritikalität aufweisen, kann das hierfür eingesetzte kontaktlose Daten- und Energieübertragesystem einen relativ niedrigen DAL-Level besitzen. Dies schließt jedoch die Anbindung kritischer Einrichtungen, etwa den Entriegelungsmechanismen für Maskenfächer, mit einem derartigen System aus.
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Eine Anpassung herkömmlicher Verkabelungen nach einer Umkonfigurierung der Kabine würde jedoch einen zusätzlichen Verkabelungsaufwand bedeuten.
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Dementsprechend könnte es als eine Aufgabe der Erfindung angesehen werden, ein System zum Übertragen eines Signals, etwa zwischen einem ersten Fahrzeugteil und einem relativ zu dem ersten Fahrzeugteil bewegbaren zweiten Fahrzeugteil, vorzuschlagen, bei dem auf eine drahtgebundene Ankopplung verzichtet werden kann, dennoch ein höherer DAL-Level als mit einem bekannten System zur kontaktlosen Energie- und Datenübertragung realisierbar ist.
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Die Aufgabe wird gelöst durch ein System zum kontaktlosen Übertragen von Energie und Daten mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen sind der nachfolgenden Beschreibung und den Unteransprüchen zu entnehmen.
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Ein System zum kontaktlosen Übertragen von Energie und Daten weist eine Übertragungsstrecke mit einer über eine Primärleitung mit einer Primärsteuereinheit verbundenen Primärspule und einer über eine Sekundärleitung mit einer Sekundärsteuereinheit verbundenen Sekundärspule auf, wobei die Primärsteuereinheit dazu eingerichtet ist, datenmodulierte erste Wechselspannungssignale eines ersten Frequenzbereichs in die Primärspule zu leiten und die Sekundärsteuereinheit dazu eingerichtet ist, Wechselspannungssignale aus dem ersten Frequenzbereich aus der Sekundärspule zu empfangen und die aufmodulierten Daten zu demodulieren. Das erfindungsgemäße System weist ferner eine mit der Primärleitung verbundene Einspeiseleitung, eine mit der Sekundärleitung verbundene Aktivierungsleitung und einen zwischen der Aktivierungsleitung und einem Aktivierungsanschluss angeordneten ersten Filter auf, der für zweite Wechselspannungssignale eines zweiten Frequenzbereichs durchlässig ist und die ersten Wechselspannungssignale des ersten Frequenzbereichs sperrt.
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Ein beispielsweise aus
DE 10 2008 024 217 A1 bekanntes System zur kontaktlosen Energie- und Datenübertragung könnte im Sinne der Erfindung demnach derart modifiziert werden, dass es trotz der für die Datenübertragung notwendigen Primär- und Sekundärsteuereinheiten, die bei herkömmlicher Auslegung zur Verwendung für unkritische Funktionen einen schlechteren DAL-Level aufweisen als Einrichtungen für kritische Funktionen, dennoch zur Übertragung eines zusätzlichen Signals bzw. einer Wechselspannung zum Ansteuern von Einrichtungen mit deutlich kritischeren Anforderungen an die Sicherheit verwendet werden kann. Die Zuverlässigkeit der Übertragung des zweiten Wechselspannungssignals ist sehr hoch, da ausschließlich passive Komponenten Verwendung finden, die technisch ausgereift sind und keine logikbedingten Ausfälle entstehen können.
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In diesem Zusammenhang wird erwähnt, dass die Primärspule bevorzugt an einem ersten Fahrzeugteil fahrzeug- bzw. strukturfest, d. h. in einer festen Position innerhalb des Fahrzeugs, angeordnet ist und mit der ersten Anschlussleitung und der Elektronikeinheit einen Primärstrang ausbildet, der beispielsweise mit einem übergeordneten Fahrzeugsystem verbunden ist. Das erste Fahrzeugteil kann daher ein fahrzeug- oder strukturfestes Bauteil sein. Es ist selbstverständlich, dass die Primärspule zum Verbessern der elektromagnetischen Eigenschaften in einem Primärkern angeordnet ist, der eine beliebige zum Ausbilden eines Übertragers mit einer Sekundärspule geeignete Form aufweist. Die Primärspule bzw. der Primärkern sollten derart positioniert sein, dass ein Fluchten einer Sekundärspule zum Ausbilden eines Übertragers führt.
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Die Sekundärspule könnte weiterhin in einem bewegbaren zweiten Fahrzeugteil angeordnet sein. Die Bewegbarkeit bezieht sich auf die Eignung, bei Bedarf innerhalb des Fahrzeugs verschiedene Positionen einzunehmen. Dies kann im Rahmen einer Rekonfigurierung der Passagierkabine führen, bei der Abstände zwischen Passagiersitzen verändert werden, um die Anzahl von Sitzen in verschiedenen Klassen, auch temporär, zu variieren. Das zweite Fahrzeugteil könnte etwa eine PSU in einer Fahrzeugkabine umfassen oder damit verbunden sein, wobei die PSU zum Erreichen einer Rekonfigurierbarkeit einer Passagierkabine oberhalb bewegbarer Passagiersitze zu diesen fluchtend an unterschiedlichen Positionen an Staufächern oder Verkleidungspaneelen angeordnet werden kann. Die darin befindlichen Einrichtungen werden demnach über die Übertragungsstrecke aus Primärspule und Sekundärspule mit elektrischer Leistung und Daten versorgt, die über die Sekundärleitung und die Sekundärsteuereinheit als Sekundärstrang abgegriffen werden. Auch hier versteht sich, dass die Sekundärspule in einem Sekundärkern angeordnet sein sollte, um die magnetischen Eigenschaften zu verbessern.
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Weiterhin ist im Rahmen des Einsatzes in einer Kabine eines Verkehrsflugzeugs denkbar, eine Reihe von voneinander beabstandeten Primärspulen über die Kabine zu verteilen, mit denen Sekundärspulen einen Übertrager bilden können. Der Abstand der Primärspulen zueinander kann dabei jeweils gleichbleibend oder unterschiedlich sein. Durch Ausführen der Primärspulen mit einer länglichen Form kann aufgrund der verbesserten Überdeckung die Anzahl notwendiger Primärspulen reduziert werden, obwohl dennoch eine große Flexibilität der Positionierung der zweiten Fahrzeugteile gewährleistet wird.
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Die von der Primärsteuereinheit empfangenen Daten werden auf ein Wechselspannungssignal mit dieser Trägerfrequenz aufmoduliert, so dass eine Übertragung über die Primärspule in die Sekundärspule erfolgen kann, wo die Daten wieder demoduliert und bereitgestellt werden. Die erreichbaren Datenraten bei der Übertragung von Energie und Daten über die Übertragungsstrecke hängen von der Trägerfrequenz, d. h. der Frequenz des ersten Wechselspannungssignals ohne aufmodulierte Daten, die in dem ersten Frequenzbereich liegt, ab. Für akzeptable Datenübertragungsraten an Bord von Fahrzeugen empfiehlt es sich, eine Frequenz von mehreren 100 kHz oder höher einzusetzen. Der erste Frequenzbereich könnte demnach beispielhaft in einem Bereich von 50 kHz bis 10 MHz liegen, je nach geforderten Datenraten aber diese Grenzen auch deutlich überschreiten.
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Das nur im Bedarfsfall angelegte zweite Wechselspannungssignal des zweiten Frequenzbereichs kann dem ersten Wechselspannungssignal des ersten Frequenzbereichs völlig transparent überlagert werden, wenn sich der erste und der zweite Frequenzbereich deutlich voneinander unterscheiden. Vorteilhaft unterscheiden sich die Grenzen des ersten Frequenzbereichs und des zweiten Frequenzbereichs um den Faktor 10 bis 10000, wobei der erste Frequenzbereich höhere Frequenzen abdeckt als der zweite Frequenzbereich. Es sind je nach geforderten Datenraten des Systems auch geringere oder deutlich höhere Faktoren denkbar. Damit kann das zweite Wechselspannungssignal über die gleiche Übertragungsstrecke in die Sekundärspule übertragen und dort durch den entsprechend dimensionierten ersten Filter sicher und trennscharf herausgefiltert werden, ohne dass eine Störung durch das erste Wechselspannungssignal entsteht. Durch den ersten Filter, der das zweite Wechselspannungssignal zu einem Aktivierungsanschluss durchlässt, kann eine sichere Übertragung des zweiten Wechselspannungssignals über den Aktivierungsanschluss an die kritische Einrichtung erreicht werden.
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Der erste Filter kann als Tiefpassfilter ausgeführt sein, der beispielhaft als ein Hochpass 1. Ordnung in Form eines RC-Glieds realisiert wird. Der Reziprokwert des Produkts aus der Kapazität des Kondensators und der Größe des Widerstands wäre dabei proportional zu einer erreichbaren Grenzfrequenz des Tiefpassfilters.
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Ein Kernaspekt der Erfindung liegt zusammengefasst darin, dass für die Übertragung eines zusätzlichen Signals für eine sicherheitskritische Einrichtung eine bereits bestehende Übertragungsstrecke eines Systems zur kontaktlosen Übertragung von Energie und Daten verwendet wird, die mit dem System verbundenen Primär- und Sekundärsteuereinheiten jedoch völlig unberücksichtigt bleiben, um eine höhere Sicherheit und Zuverlässigkeit zu gewährleisten. Lediglich eine in dem Primärstrang zwischen der Elektronikeinheit und der Primärspule verlaufende Primärleitung wird mit dem zusätzlichen, zu übertragenden zweiten Wechselspannungssignal aus dem zweiten Frequenzbereich beaufschlagt, welches in die Sekundärspule übertragen und der entsprechenden Einrichtung bereits vor Erreichen einer im Sekundärstrang vorliegenden Sekundärsteuereinheit zugeführt wird.
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Eine vorteilhafte Ausführungsform weist eine Schalteinrichtung mit einem Signalausgang auf, die dazu eingerichtet ist, steuerbar ein Wechselspannungssignal aus dem zweiten Frequenzbereich an den Signalausgang zu legen, wobei der Signalausgang mit der Einspeiseleitung verbunden ist. Hiermit kann selektiv, beispielsweise durch Betätigen eines Schalters, eines Tasters oder einer anderen geeigneten Einrichtung zum Durchführen oder Initiieren eines Schaltvorgangs, ein zweites Wechselspannungssignal des zweiten Frequenzbereichs in die Einspeiseleitung eingespeist werden. Die Schalteinrichtung kann eine Schalteinheit in Form eines mechanischen oder elektronischen Relais aufweisen. Die Schalteinrichtung kann einer Sauerstoff-Schalteinrichtung eines Verkehrsflugzeugs ähneln oder dieser entsprechen, die gemäß dem Stand der Technik über eine kabelgebundene Verbindung ein Aktivieren oder Auslösen von Sauerstoffmasken aus einem Maskenbehälter erlaubt.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Schalteinrichtung mit einem Drucksensor verbunden und dazu eingerichtet, bei Unterschreiten eines vorgegebenen Luftdrucks das Wechselspannungssignal des zweiten Frequenzbereichs an den Signalausgang zu führen. Insbesondere für die Verwendung in einem Verkehrsflugzeug hat dies den Vorteil, dass automatisch bei Unterschreiten eines tolerierbaren Absolutdrucks in der Kabine ein erstes Wechselspannungssignal zu Entriegelungsmechanismen in zweiten Fahrzeugteilen, die etwa Maskenehälter umfassen, übertragen werden kann, die zu einem selbsttätigen Auslösen bzw.
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Abwerfen von Sauerstoffmasken aus entsprechenden Maskenbehältern eingerichtet sind.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform ist der Aktivierungsanschluss mit mindestens einem Aktuator verbunden, der dazu eingerichtet ist, bei Anliegen eines zweiten Wechselspannungssignals eine Bewegung durchzuführen. Dies kann insbesondere für die Entriegelung von Verschlussklappen verwendet werden, die an Maskenbehältern angeordnet sind, die Sauerstoffmasken beherbergen. Besonders bevorzugt weisen derartige Behälter einen Schnappmechanismus auf, bei dem ein federbelasteter Riegel die Behälterklappe in einer geschlossenen Position durch eine formschlüssige Verbindung hält. Wird der Aktuator beim Eingang des zweiten Wechselspannungssignals bewegt, kann gegen die Federspannung der Riegel aus der formschlüssigen Verbindung gelöst werden, so dass die Verschlussklappe entweder schwerkraftgesteuert oder durch Einwirkung einer weiteren Federkraft aus ihrer geschlossenen Position gelöst wird.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung kann sich der zweite Frequenzbereich von 50 Hz bis 1000 Hz erstrecken. Dies umfasst die gängigsten Wechselspannungsfrequenzen, die für die Auslösung, die Aktivierung oder den Betrieb elektrischer Einrichtungen in einem Fahrzeug verwendet werden können. Während eine haushaltsübliche Wechselspannung etwa 50 Hz aufweisen könnte, werden in einem Verkehrsflugzeug Wechselspannungen häufig zwischen 380 und 800 Hz verwendet. Es bietet sich weiterhin an, eine für Fahrzeuge übliche Höhe der Spannung aus einem Bereich von 12 V bis 300 V zu wählen, beispielhaft von 115 V. Das zweite Wechselspannungssignal kann auch in Form eines gepulsten Gleichspannungssignals realisiert werden, wobei hierfür mindestens ein Spannungspuls in die Einspeiseleitung eingebracht wird. Die Höhe der Spannung ist dabei derart zu wählen, dass die übertragenen Pulse ausreichend Energie für die zu betätigende Einrichtung übertragen.
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Die Höhe der Spannung des zu übertragenden zweiten Wechselspannungssignals ist von der Art der anzusteuernden Einrichtung abhängig. Der Strang ausgehend von der Einspeiseleitung bis zum Aktivierungsanschluss ist dabei als Ersatz eines Kabels anzusehen.
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In einer weiter vorteilhaften Ausführungsform ist in der Einspeiseleitung ein erster Entkopplungsübertrager angeordnet. Die Impedanz der Primärleitung kann damit von der Quelle des zweiten Wechselspannungssignals und insbesondere von der Einspeiseleitung entkoppelt werden, so dass etwaige Störungen in der Primärleitung und dem System zur kontaktlosen Energie- und Datenübertragung an sich keine Auswirkungen auf die Integrität einer das zweite Wechselspannungssignal liefernden Einrichtung hat. Zusätzlich dazu können die elektrischen Eigenschaften der Einspeiseleitung, der Aktivierungsleitung und sämtlicher angeschlossener Einrichtungen bei der Auslegung der Übertragungsstrecke im Wesentlichen unberücksichtigt bleiben.
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Gleichermaßen ist in einer vorteilhaften Ausführungsform ein zweiter Entkopplungsübertrager in der Aktivierungsleitung angeordnet. Die anzusteuernde Einrichtung wird über den zweiten Entkopplungsübertrager mit dem zweiten Wechselspannungssignal versorgt.
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Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform weist einen zweiten Filter in der Einspeiseleitung auf, der dem ersten Filter entspricht. Damit kann verhindert werden, dass in die Sekundärleitung übertragene erste Wechselspannungssignale in die Aktivierungsleitung geraten.
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In einer weiter vorteilhaften Ausführungsform sind ein dritter Filter in der Primärleitung und ein vierter Filter in der Sekundärleitung angeordnet, wobei der dritte und der vierte Filter Wechselspannungssignale aus dem ersten Frequenzbereich durchlassen und aus dem zweiten Frequenzbereich sperren. Damit wird verhindert, dass die Primärsteuereinheit und die Sekundärsteuereinheit mit zweiten Wechselspannungssignalen beaufschlagt werden, die zu einer Funktionsstörung führen könnten. Der dritte Filter ist dabei zwischen der Primärsteuereinheit und dem Anschluss der Einspeiseleitung angeordnet, während der vierte Filter zwischen der Sekundärsteuereinheit und dem Anschluss der Aktivierungsleitung angeordnet ist. Da der dritte und der vierte Filter deutlich höhere Frequenzen durchlassen sollen, als der erste und der zweite Filter, können diese beispielhaft als Hochpass ausgeführt sein.
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Die Erfindung betrifft weiterhin ein Fahrzeug mit einem vorangehend beschriebenen System zur kontaktlosen Übertragung von Energie und Daten. Das Fahrzeug ist dabei bevorzugt ein Flugzeug. Bevorzugt umfasst das Fahzeug mindestens ein erstes Fahrzeugteil und mindestens ein zweites, relativ zu dem ersten Fahrzeugteil bewegbares zweites Fahrzeugteil, wobei mindestens eine Primarspule an dem mindestens einen ersten Fahrzeugteil angeordnet ist und eine Sekundärspule an dem mindestens einen zweiten Fahrzeugteil angeordnet ist.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist das erste Fahrzeugteil ein fahrzeugfestes Bauteil. Dies kann ein ein Verkleidungselement in einer Kabine, ein Versteifungselement, ein Halter, ein Bodenelement oder ein ähnliches Ausstattungs- oder Strukturbauteil sein. Es könnte sich beispielsweise empfehlen, als erstes Fahrzeugteil ein Deckenpaneel, Über-Kopf-Staufacher, eine Seitenverkleidung oder benachbarte feststehende Teile in einer Fahrzeugkabine zu verwenden, um bewegbar angeordnete zweite Fahrzeugteile mit einem sehr hohen Sicherheitsniveau mit dem zweiten Wechselspannungssignal aus dem zweiten Frequenzbereich bedarfsweise zu beaufschlagen.
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In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das zweite Fahrzeugteil einen Behälter für Sauerstoffmasken, der einen Entriegelungsmechanismus aufweist, der mit dem Aktivierungsanschluss verbunden ist und bei Empfangen des zweiten Wechselspannungssignals den Behälter öffnet. Der Behälter kann ein Verschlusselement aufweisen, das bevorzugt als schwenkbar gelagerte Klappe ausgeführt ist. Der Entriegelungsmechanismus des Behälters hält das Verschlusselements in einer geschlossenen Position und ist mit dem Aktivierungsanschluss verbunden, so dass beim Übertragen des zweiten Wechselspannungssignals ein in dem Behälter integrierter Aktuator den Entriegelungsmechanismus betätigt und damit die Sauerstoffmaske auslöst bzw. abwirft.
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In einer ebenso bevorzugten Ausführungsform weist das Fahrzeug eine Vielzahl von voneinander beabstandeten Primärspulen an einem oder mehreren ersten Fahrzeugteilen auf, sowie eine Vielzahl von zweiten Fahrzeugteilen, an denen Sekundärspulen angeordnet sind, die mit jeweils mindestens einer Primärspule in Fluchtung gebracht werden können. Die Primärspulen können rasterartig angeordnet sein, um an verschiedenen Orten in dem Fahrzeug Übertrager mit Sekundärspulen bilden zu können.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele und den Figuren. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich und in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung auch unabhängig von ihrer Zusammensetzung in den einzelnen Ansprüchen oder deren Rückbezügen. In den Figuren stehen weiterhin gleiche Bezugszeichen für gleiche oder ähnliche Objekte.
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1 zeigt in einer schematischen Darstellung ein erfindungsgemäßes System zur kontaktlosen Energie- und Datenübertragung.
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2 zeigt ein Flugzeug mit einem darin angeordneten System zur kontaktlosen Energie- und Datenübertragung und mehreren damit elektrisch versorgten Einrichtungen.
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DETAILLIERTE DARSTELLUNG EXEMPLARISCHER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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1 zeigt ein erfindungsgemäßes System zur kontaktlosen Energie- und Datenübertragung
2. Zur Übertragung von Energie und Daten wird, wie ausführlicher in
DE 10 2008 024 217 A1 beschrieben, eine Primärsteuereinheit
4 eingesetzt, die Daten über Wechselspannungssignale auf eine Trägerspannung mit einer Trägerfrequenz aufmoduliert und als erstes Wechselspannungssignal über eine Primärleitung
6 zu einer Primärspule
8 leitet. Die Primärspule
8 ist beispielhaft an einem in dieser Darstellung nicht sichtbaren ersten Fahrzeugteil angeordnet, wobei dieses erste Fahrzeugteil bevorzugt fest in einer Kabine oder an einem anderen Ort eines Fahrzeugs befestigt ist.
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Ein relativ zu dem ersten Fahrzeugteil bewegbares zweites Fahrzeugteil kann eine Sekundärspule 10 beherbergen, die durch ein angenähertes Positionieren bzw. Fluchten mit der Primärspule 8 einen Übertrager 12 ausbildet. Dies bedeutet, dass Wechselspannungen, die an die Primärspule 8 angelegt werden, in die Sekundärspule 10 induziert werden, um von dort über eine zweite Anschlussleitung 14 in eine Sekundärsteuereinheit 16 zu gelangen. Dort werden die aufmodulierten Wechselspannungssignale mit Hilfe eines in der Sekundärsteuereinheit 16 integrierten Filters (nicht gezeigt) von der Trägerfrequenz getrennt und wieder in Datenströme umgesetzt.
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Ein Befehl zur Aktivierung oder Inbetriebnahme einer Einrichtung könnte dementsprechend durch Senden eines Signals von der Primärsteuereinheit 4 zu der Sekundärsteuereinheit 16 übertragen werden. Der Befehl in der Sekundärelektronikeinheit 16 durch Freischalten einer Betriebsspannung an die entsprechende Einrichtung umgesetzt werden. Aufgrund der mehrfachen Umwandlung von Daten in Wechselspannungssignale und wieder zurück, was neben der analogen Signalschaltung auch eine entsprechende Logik und eine Umsetzung auf ein protokollbasiertes Übertragungsverfahren umfassen kann, ist ein derartiges System primär für Einrichtungen prädestiniert, die eine relativ geringe Sicherheitskritikalität aufweisen. Tritt etwa ein Fehler in einer der beiden Elektronikeinheiten auf, könnte die gesamte Kommunikation zwischen den beiden Steuereinheiten zusammenbrechen, falls nicht entsprechend redundante Maßnahmen zur Verfügung stehen. Es bietet sich dementsprechend nicht per se an, derartige Systeme zur Steuerung lebenswichtiger Einrichtungen zu verwenden.
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Durch Anlegen eines zusätzlichen, zweiten Wechselspannungssignals an die erste Anschlussleitung 6 kann dieses ebenfalls über den Übertrager 12 aus Primärspule 8 und Sekundärspule 10 in die zweite Anschlussleitung 14 übertragen werden. Die Besonderheit liegt darin, das Anlegen dieses zweiten Wechselspannungssignals derart durchzuführen, dass ausschließlich passive elektronische Komponenten eingesetzt werden. Dies kann durch Verwendung einer Wechselspannungsquelle erreicht werden, die an einem Wechselspannungseingang 19 einer Schalteinrichtung 18 anliegt und über einen Schalter 20 zuschaltbar ist, realisiert werden.
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Durch Betätigen des Schalters 20 wird eine Wechselspannung mit einer vergleichsweise niedrigen Frequenz aus einem ersten Frequenzbereich von beispielsweise 50 bis 1000 Hz und bevorzugt von 380 Hz bis 800 Hz über einen Signalausgang 9 und eine Einspeiseleitung 7 an die erste Anschlussleitung 6 angelegt, so dass neben dem ersten Wechselspannungssignal mit einer deutlich höheren Trägerfrequenz ausgehend von der Primärsteuereinheit 4 auch ein niederfrequentes zweites Wechselspannungssignal überlagernd in die zweite Anschlussleitung 14 übertragen wird. Durch einen entsprechenden ersten Filter 22, der dazu eingerichtet ist, Wechselspannungen mit Frequenzen aus dem ersten Frequenzbereich durchzulassen und mit der Sekundärleitung 14 verbunden ist, kann ausschließlich dieses niederfrequente zweite Wechselspannungssignal in eine Aktivierungsleitung 24 übertragen werden, die über einen Aktivierungsanschluss 11 die zu aktivierende Einrichtung 26 ansteuert. Der Signalweg von dem Schalter 20 bis zu der aktivierenden Einrichtung 26 ist damit vollkommen passiv.
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Zusätzlich oder alternativ könnte die Schalteinrichtung 18 auch durch einen Druckschalter 28 betätigt werden, der beispielsweise bei Unterschreiten eines bestimmten Kabinendrucks in einer Kabine eines Fahrzeugs ebenfalls die Schalteinrichtung 18 dazu veranlasst, ein erstes Wechselspannungssignal in die Primärleitung abzugeben.
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Zusätzlich können Schäden in dem System zur kontaktlosen Energie- und Datenübertragung bzw. einer damit verbundenen Einrichtung vermieden werden, indem beispielsweise zwischen der Schalteinrichtung 18 und der ersten Anschlussleitung 6 ein Entkopplungsübertrager 30 angeordnet ist, der ein Wechselspannungssignal im Wesentlichen unverändert, jedoch galvanisch getrennt weiterleitet. Zusätzlich ist ein zweiter Filter 31 denkbar, der ausschließlich Wechselspannungssignale durchlässt, die eine Frequenz aus dem zweiten Frequenzbereich aufweisen. Damit kann ein Eintreten von hochfrequenten ersten Wechselspannungssignalen aus der Primärsteuereinheit 4 über die Schalteinrichtung 18 in ein übergeordnetes System verhindert werden.
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Gleichermaßen kann an der zweiten Anschlussleitung 14 ein zweiter Entkopplungsübertrager 32 angeordnet sein, der ebenfalls ein anliegendes Wechselspannungssignal im Wesentlichen unverändert an die zu aktivierende Einrichtung 26 abgibt.
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In der Primärleitung 6 kann ein dritter Filter 29 angeordnet sein, der zweite Wechselspannungssignale aus einem zweiten Frequenzbereich sperrt und die hochfrequenten ersten Wechselspannungssignale aus der Primärsteuereinheit 4 durchlässt. An der Sekundärleitung 14 kann weiterhin ein vierter Filter 27 angeordnet sein, der ausschließlich hochfrequente erste Wechselspannungssignale zu der Sekundärsteuereinheit 16 durchlässt, während die zweiten Wechselspannungssignale gesperrt werden.
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2 zeigt ein Flugzeug 33 mit einer Kabine 34, in der mehrere Sitze 36 auf einem Kabinenfußboden 38 angeordnet sind. Oberhalb der Sitze 38 befinden sich sogenannte PSUs 40, die Lautsprecher, Schalter, Luftduschen und dergleichen aufweisen. Darin integriert oder benachbart zu den PSUs 40 sind ferner Sauerstoffmaskenbehälter 41 mit Verschlussklappen 42 vorhanden. Letztere können durch ein entsprechendes Signal mit Hilfe eines entsprechenden Entriegelungsmechanismus 43 geöffnet werden, so dass Sauerstoffmasken (nicht dargestellt) herausfallen, die von einem Sauerstoffsystem mit Sauerstoff versorgt werden. Zur Übertragung von elektrischer Energie an einen in dem Entriegelungsmechanismus 43 enthaltenen Aktuators (nicht separat dargestellt) kann das erfindungsgemäße System gemäß 1 eingesetzt werden, dessen Aktivierungsanschluss 11 mit dem Entriegelungsmechanismus 43 verbunden ist. Hierzu müssen keine separaten drahtgebundenen Verbindungen hergestellt werden, sondern es kann bereits das vorhandene kontaktlose Energie- und Datenübertragungssystem verwendet werden, das für andere nicht lebensnotwendige Zwecke eingesetzt wird. Die Verschiebbarkeit von PSUs 40 bei der Rekonfigurierbarkeit der Kabine 34 mit verschiebbaren Sitzen 36 können ebenso die Sauerstoffmaskenbehälter 41 mit den Sitzen 36 verschoben werden, so dass ebenfalls keine Anpassarbeiten in Bezug auf die elektrische Ansteuerung dieser Behälter 41 getätigt werden müssen.
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Ergänzend sei darauf hingewiesen, dass „aufweisend” keine anderen Elemente oder Schritte ausschließt, und „ein” oder „eine” keine Vielzahl ausschließt. Ferner sei darauf hingewiesen, dass Merkmale, die mit Verweis auf eines der obigen Ausführungsbeispiele beschrieben worden sind, auch in Kombination mit anderen Merkmalen anderer oben beschriebener Ausführungsbeispiele verwendet werden können. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkung anzusehen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008024217 A1 [0005, 0011, 0036]
