DE102016005382A1

DE102016005382A1 - Steckverbinder mit verstellbarem Netzteil, System mit Steckverbinder und Gerät sowie Verfahren zum Anschließen eines Gerätes an einer Stromquelle

Info

Publication number: DE102016005382A1
Application number: DE102016005382.8A
Authority: DE
Inventors: Markus FRIESEN; Lutz Tröger
Original assignee: Harting AG and Co KG
Current assignee: Harting Stiftung and Co KG
Priority date: 2016-05-04
Filing date: 2016-05-04
Publication date: 2017-11-09

Abstract

Ein Steckverbinder (1, 12, 15, 23, 29) ist mit wenigstens einem elektrischen Gerät (3, 19) verbindbar. Der Steckverbinder (1, 12, 15, 23, 29) weist wenigstens ein an einer Stromquelle (2) anschließbares Netzteil (7, 13, 16, 24, 30) zum Umwandeln einer von der Stromquelle (2) gelieferten Spannung in wenigstens eine Ausgangsspannung sowie wenigstens ein mit der Ausgangsspannung beaufschlagbares elektrisches Kontaktelement (6, 25, 31) auf, das bei Verbinden des Steckverbinders (1, 12, 15, 23, 29) mit dem Gerät (3, 19) ein zugeordnetes Gegenkontaktelement (10) des Gerätes (3, 19) elektrisch leitend kontaktiert. Dabei ist das Netzteil (7, 13, 16, 24, 30) zum variablen Ändern der Ausgangsspannung verstellbar, bis die Ausgangsspannung im Wesentlichen einer am Gegenkontaktelement (10) erforderlichen Betriebsspannung des Gerätes (3, 19) entspricht. Ein entsprechendes System (11, 22) weist wenigstens einen derartigen Steckverbinder (1, 12, 15, 23, 29) und wenigstens ein mit dem Steckverbinder (1, 12, 15, 23, 29) verbindbares elektrisches Gerät (3, 19) auf. Bei einem entsprechenden Verfahren zum Anschließen eines elektrischen Gerätes (3, 19) an einer Stromquelle (2) wird das Netzteil (7, 13, 16, 24, 30) an der Stromquelle (2) angeschlossen, das Gerät wird (3, 19) mit dem Steckverbinder (1, 12, 15, 23, 29) verbunden, eine von der Stromquelle (2) gelieferte Spannung wird vom Netzteil (7, 13, 16, 24, 30) in wenigstens eine Ausgangsspannung umgewandelt, wenigstens ein Kontaktelement (6, 25, 31) wird mit der Ausgangsspannung beaufschlagt und das Netzteil (7, 13, 16, 24, 30) wird verstellt, bis die Ausgangsspannung im Wesentlichen einer am Gegenkontaktelement (10) erforderlichen Betriebsspannung des Gerätes (3, 19) entspricht.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Steckverbinder, der mit wenigstens einem elektrischen Gerät verbindbar ist und der wenigstens ein an einer Stromquelle anschließbares Netzteil zum Umwandeln einer von der Stromquelle gelieferten Spannung in wenigstens eine Ausgangsspannung sowie wenigstens ein mit der Ausgangsspannung beaufschlagbares elektrisches Kontaktelement aufweist, das bei Verbinden des Steckverbinders mit dem Gerät ein zugeordnetes Gegenkontaktelement des Gerätes elektrisch leitend kontaktiert. Ferner betrifft die Erfindung ein System mit einem derartigen Steckverbinder und einem damit verbundenen elektrischen Gerät. Bei einem zugehörigen Verfahren zum Anschließen eines elektrischen Gerätes an einer Stromquelle mittels eines Steckverbinders, der wenigstens ein verstellbares Netzteil und wenigstens ein elektrisches Kontaktelement aufweist, das bei Verbinden des Steckverbinders mit dem Gerät ein zugeordnetes Gegenkontaktelement des Gerätes elektrisch leitend kontaktiert, wird das Netzteil an der Stromquelle angeschlossen, das Gerät wird mit dem Steckverbinder verbunden, eine von der Stromquelle gelieferte Spannung wird vom Netzteil in wenigstens eine Ausgangsspannung umgewandelt und das Kontaktelement wird mit der Ausgangsspannung beaufschlagt.
Moderne Automatisierungssysteme weisen für gewöhnlich eine Mehrzahl an Geräten auf, die mit jeweils unterschiedlichen Betriebsspannungen zu versorgen sind. Zur Versorgung der Geräte mit ihrer jeweiligen Betriebsspannung werden die Geräte mittels Steckverbindern mit einer Stromquelle verbunden, die jedoch zumeist eine von der jeweils benötigten Betriebsspannung verschiedene Spannung liefert. Aus diesem Grund werden Steckverbinder mit Netzteilen vorgesehen, welche die von der Stromquelle gelieferte Spannung in die jeweils benötigte Betriebsspannung des mit dem Steckverbinder verbundenen Gerätes umwandeln. Um nun verschiedene Geräte, die beispielsweise innerhalb eines Schaltschrankes angeordnet sein können, mit demselben Steckverbinder an einer Stromquelle anschließen zu können, sind Steckverbinder mit einer Mehrzahl an Netzteilen bekannt, von denen jedes Netzteil eine jeweilige Ausgangsspannung liefert, die der erforderlichen Betriebsspannung eines oder mehrerer der Geräte entspricht. Da in der Regel jedem der Netzteile auch wenigstens ein jeweiliges Kontaktelement des Steckverbinders fest zugeordnet ist, das mit der Ausgangsspannung des jeweiligen Netzteiles beaufschlagt wird, ist der Platzbedarf derartiger Steckverbinder recht groß. Zudem muss vor der Verbindung des Steckverbinders mit einem bestimmten Gerät oftmals eine Konfiguration der Kontaktelemente des Steckverbinders vorgenommen werden, damit diese mit einer Konfiguration der Gegenkontaktelemente Gerätes zusammenpassen. Somit erweist sich die Vorbereitung bekannter Steckverbinder im Vorfeld des Anschließens des Gerätes an der Stromquelle als umständlich und zeitraubend und damit als kostenintensiv und insgesamt als nachteilig.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Steckverbinder, ein System und ein Verfahren zu schaffen, mit denen sich Geräte, die verschiedene Betriebsspannungen erfordern, auf bequeme und platzsparende Weise an einer Stromquelle anschließen lassen.
Diese Aufgabe wird durch einen Steckverbinder mit den Merkmalen des Anspruchs 1, durch ein System mit den Merkmalen des Anspruchs 6 und durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 9 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird bei einem Steckverbinder anstelle mehrerer Netzteile, von denen jedes Netzteil eine jeweilige Ausgangsspannung liefert, nur ein einziges an die Stromquelle anschließbares bzw. mit der Stromquelle leitend verbindbares Netzteil oder Schaltnetzteil vorgesehen, das allerdings zum variablen Ändern der Ausgangsspannung verstellbar ist, bis die Ausgangsspannung im Wesentlichen einer am Gegenkontaktelement erforderlichen Betriebsspannung des Gerätes entspricht. Entsprechend wird beim erfindungsgemäßen Verfahren das Netzteil verstellt, bis die Ausgangsspannung im Wesentlichen einer am Gegenkontaktelement erforderlichen Betriebsspannung des Gerätes entspricht. Da der Steckverbinder erfindungsgemäß nur ein einziges Netzteil aufweist, sind auch weniger Kontaktelemente, und im Extremfall nur ein einziges Kontaktelement, erforderlich, das oder die mit der vom Netzteil jeweils gelieferten Ausgangsspannung beaufschlagt werden kann oder können. Insgesamt ergibt sich dadurch gegenüber bekannten Steckverbindern zum Anschließen von elektrischen Geräten, die unterschiedliche Betriebsspannungen erfordern, an Stromquellen eine erhebliche Platzersparnis. Darüber hinaus entfällt ein umständliches Konfigurieren des Steckverbinders im Hinblick auf mit der Ausgangsspannung zu beaufschlagende Kontaktelemente, wenn das Netzteil zum Umwandeln der von der Stromquelle gelieferten Spannung in eine andere Ausgangsspannung verstellt wird.
Da es sich bei der Spannung im Allgemeinen um eine Potentialdifferent zwischen zwei Punkten handelt, versteht es sich von selbst, dass die von der Stromquelle gelieferte Spannung und die Ausgangsspannung bzw. Betriebsspannung jeweils mit Bezug auf einen Referenzpunkt zu verstehen sind. Zumeist wird ein Erdungspunkt oder Erdungsleiter bzw. Masseleiter als Referenz verwendet.
Bevorzugt weist der Steckverbinder ein Gehäuse, und insbesondere ein starres Gehäuse auf, innerhalb dessen das Netzteil wenigstens teilweise aufgenommen ist. Hierdurch kann der Steckverbinder als kompaktes, mobiles Modul ausgebildet sein. Das Gehäuse kann ganz oder teilweise aus Metall oder aus Kunststoff gefertigt sein. Insbesondere kann das Gehäuse zum Verbinden des Steckverbinders mit dem elektrischen Gerät mittels einer Steckverbindung ausgebildet sein. Hierzu kann das Gehäuse einen vorspringenden Verbindungsabschnitt- oder Verbindungsendabschnitt aufweisen, wobei das Kontaktelement vorzugsweise im oder am Verbindungsendabschnitt angeordnet ist. Andererseits kann das Gehäuse eine Ausnehmung zum Aufnehmen eines Verbindungsabschnittes oder Verbindungsendabschnittes des Gerätes aufweisen. Das Kontaktelement kann in diesem Fall in der Ausnehmung angeordnet oder durch die Ausnehmung zugänglich sein. Das Gehäuse kann auf entsprechende Weise auch zum Verbinden mit der Stromquelle mittels einer Steckverbindung ausgebildet sein, wobei bei Verbinden des Gehäuses mit der Stromquelle ein Anschließen des Netzteiles an der Stromquelle stattfindet.
Bei dem Kontaktelement kann es sich ganz allgemein um ein beliebig ausgeformtes metallisches Element handeln. So kann es sich bei dem Kontaktelement um einen Stift oder Metallstift bzw. Pin handeln, der zum Einstecken in ein hülsenartiges Gegenkontaktelement des Gerätes vorgesehen ist. Andererseits kann das Kontaktelement eine metallische Hülse sein, die zum Aufnehmen eines stiftförmigen Gegenkontaktelements oder Pins des Gerätes ausgebildet ist.
Ein Steckverbinder gemäß der vorliegenden Erfindung kann Teil eines Schaltschrankes sei, der zudem wenigstens ein mit dem Steckverbinder zu verbindendes oder verbindbares Gerät aufweisen kann, bzw. bei dem erfindungsgemäßen System kann es sich um einen Schaltschrank handeln. Dabei kann der Steckverbinder mit fixer Position im System oder Schaltschrank angeordnet sein, beispielsweise kann der Steckverbinder an einem Rahmen des Schaltschrankes fest befestigt sein, oder der Steckverbinder kann wahlweise an verschiedenen Positionen, beispielsweise an verschiedenen Positionen des Rahmens, befestigbar sein. Darüber hinaus kann die Stromquelle Teil des Systems oder Schaltschrankes sein oder das System bzw. der Schaltschrank und damit auch das Netzteil des Steckverbinders können an eine externe Stromquelle anschließbar sein.
Im einfachsten Fall kann das Netzteil für ein manuelles Verstellen eingerichtet sein oder manuell verstellbar sein. Bevorzugt ist das Netzteil jedoch automatisch verstellbar und beim erfindungsgemäßen Verfahren wird das Netzteil automatisch verstellt. Ein derartiges automatisches Verstellen des Netzteils zum Zwecke eines Einstellens der Ausgangsspannung vereinfacht erheblich die Handhabung des Steckverbinders oder Systems sowie das Ausführen des Verfahrens. Weil ein Einstellen der Ausgangsspannung durch manuelles Verstellen des Netzteiles durch eine Bedienperson in der Praxis vergleichsweise viel Zeit erfordert und bei einem automatisch einstellbaren Netzteil entfällt, können mittels derartiger Steckverbinder mit der Stromquelle zu verbindende Geräte wesentlich schneller in Betrieb genommen werden.
Obwohl ein Steckverbinder der vorliegenden Erfindung lediglich ein Kontaktelement aufweisen kann sind in vielen Fällen Steckverbinder wünschenswert, die eine Mehrzahl an Kontaktelementen aufweisen. Bevorzugt ist daher ein Steckverbinder mit einer Mehrzahl an Kontaktelementen, wobei der Steckverbinder dazu eingerichtet ist, mehrere oder alle der Kontaktelemente mit jeweiligen Ausgangsspannungen zu beaufschlagen. Entsprechend beaufschlagt der Steckverbinder in einem bevorzugten Verfahren von einer Mehrzahl an Kontaktelementen des Steckverbinders mehrere oder alle der Kontaktelemente mit jeweiligen Ausgangsspannungen. In solchen Fällen kann das Netzteil einen Spannungsteiler aufweisen, um nicht nur eine Ausgangsspannung sondern mehrere verschiedene Ausgangsspannungen erzeugen zu können. Dabei kann eine jeweilige der Ausgangsspannungen an nur einem oder mehreren der Kontaktelemente angelegt werden oder jedes der Kontaktelemente kann mit einer anderen Ausgangsspannung beaufschlagt werden. Da bei derartigen Ausgestaltungen der Erfindung nicht nur die vom Netzteil gelieferte Ausgangsspannung einstellbar ist sondern diese Ausgangsspannung auch wahlweise an eines von mehreren Kontaktelementen angelegt werden kann, wird eine besonders große Flexibilität des Steckverbinders und des Verfahrens erreicht, wodurch der Steckverbinder für eine Vielzahl verschiedener Geräte mit unterschiedlich verteilten Gegenkontaktelementen verwendbar ist.
Ein Steckverbinder mit einer Mehrzahl an mit der Ausgangsspannung beaufschlagbaren Kontaktelementen kann zudem dazu eingerichtet sein, eines der Kontaktelemente auszuwählen, das bei Verbinden des Steckverbinders mit dem Gerät das zugeordnete Gegenkontaktelement des Gerätes elektrisch leitend kontaktiert, und dasselbe mit der Ausgangsspannung zu beaufschlagen. Entsprechend wählt der Steckverbinder bei einem bevorzugten Verfahren aus einer Mehrzahl an mit der Ausgangsspannung beaufschlagbaren Kontaktelementen des Steckverbinders dasjenige Kontaktelement aus, das bei Verbinden des Steckverbinders mit dem Gerät ein zugeordnetes Gegenkontaktelement des Gerätes elektrisch leitend kontaktiert, und beaufschlagt dasselbe mit der Ausgangsspannung. Eine entsprechende Auswahl kann bei Beaufschlagung mehrerer Kontaktelemente mit jeweiligen Ausgangsspannungen erfolgen.
Ganz besonders bevorzugt ist der Steckverbinder dazu eingerichtet, von einer externen Datenquelle Daten über die Betriebsspannung und/oder über das mit der Ausgangsspannung zu beaufschlagende Kontaktelement oder über die mit jeweiligen der Ausgangsspannungen zu beaufschlagenden Kontaktelemente zu empfangen. Entsprechend werden bei einem besonders bevorzugten Verfahren vom Steckverbinder Daten über die Betriebsspannung und/oder über das mit der Ausgangsspannung zu beaufschlagende Kontaktelement oder über die mit jeweiligen der Ausgangsspannungen zu beaufschlagenden Kontaktelemente von einer externen Datenquelle empfangen. Dabei kann die externe Datenquelle eine beliebige Vorrichtung wie zum Beispiel ein einfacher Datenspeicher, ein fester oder mobiler Computer, ein Mobiltelefon, eine Datenbrille oder eine Drohne sein. Der Steckverbinder kann die Daten entweder aktiv von der Datenquelle auslesen oder passiv von dieser empfangen. Besonders vorteilhaft handelt es sich bei der externen Datenquelle jedoch um das mit dem Steckverbinder zu verbindende bzw. mittels des Steckverbinders an die Stromquelle anzuschließende Gerät. Aus diesem Grund wird ein System bevorzugt, bei dem das Gerät dazu eingerichtet ist, Daten über die Betriebsspannung und/oder über das mit der Ausgangsspannung zu beaufschlagende Kontaktelement oder über die mit jeweiligen der Ausgangsspannungen zu beaufschlagenden Kontaktelemente an den Steckverbinder zu übertragen. In diesen Fällen sind keine Maßnahmen zum externen Verstellen oder Steuern des Netzteiles mehr notwendig, wenn ein mit dem Steckverbinder verbundenes Gerät durch ein anderes Gerät ersetzt wird oder wenn ein Gerät erstmals mit dem Steckverbinder verbunden wird. Indem der Steckverbinder die zum Verbinden mit dem jeweiligen Gerät erforderlichen Daten über die gewünschte vom Netzteil zu liefernde Ausgangsspannung und/oder über das Kontaktelement, an welches diese Ausgangsspannung anzulegen ist, direkt vom Gerät selber erhält, ist für eine weitgehend vollständige Automatisierung des Verbindungsvorganges zwischen Steckverbinder und Gerät gesorgt.
Der Steckverbinder weist vorzugsweise wenigstens eine Steuereinheit und/oder wenigstens eine Lesevorrichtung zum Lesen von RFID-Transpondern (Radio-Frequency Identification) und/oder wenigstens eine Schnittstelle zur Datenübertragung auf und/oder bei dem Steckverbinder ist eine Datenübertragungsverbindung zwischen dem Steckverbinder und dem Gerät herstellbar. Dementsprechend weist bei einem bevorzugten System das Gerät wenigstens einen Datenspeicher oder RFID-Transponder zum Speichern von Daten auf und/oder das das System ist zum Herstellen einer Datenübertragungsverbindung zwischen dem Steckverbinder und dem Gerät eingerichtet. Bei einem bevorzugten Verfahren liest der Steckverbinder die Daten von wenigstens einem Datenspeicher oder RFID-Transponder des Gerätes wenigstens teilweise aus und/oder empfängt dieselben über wenigstens eine Schnittstelle zur Datenübertragung wenigstens teilweise und/oder die Daten werden über eine Datenübertragungsverbindung vom Gerät wenigstens teilweise an den Steckverbinder übertragen.
Die Steuereinheit kann insbesondere ein Mikrocontroller sein. Sie kann zum Steuern eines automatischen Verstellens des Netzteiles, zum Vergleichen einer aktuell vom Netzteil erzeugten Ausgangsspannung mit einer erforderlichen Betriebsspannung des Gerätes, zum automatischen Einstellen der Ausgangsspannung, so dass diese der Betriebsspannung entspricht, zum automatischen Beaufschlagen des Kontaktelements mit der Ausgangsspannung, zum Auswählen des mit der Ausgangsspannung zu beaufschlagenden Kontaktelementes aus einer Mehrzahl von Kontaktelementen, zum Steuern einer Kommunikation des Steckverbinders mit einem externen Gerät oder einer externen Datenquelle, oder zum Steuern eines Lesens eines externen Datenspeichers oder RFID-Transponders durch den Steckverbinder vorgesehen sein.
Die Lesevorrichtung kann eine beliebige Vorrichtung zum Lesen beliebiger RFID-Transponder sein, die vorzugsweise an mit dem Steckverbinder zu verbindenden Geräten angeordnet sind und Daten über die vom Gerät benötigte Betriebsspannung enthalten.
Ebenso kann es sich bei der Schnittstelle um eine beliebige Schnittstelle zur Datenübertragung handeln. Beispielsweise ist eine Steuerung des Steckverbinders über die Schnittstelle von einer externen Vorrichtung aus möglich. So kann die Schnittstelle für eine serielle oder eine parallele Datenübertragung an den Steckverbinder oder vom Steckverbinder vorgesehen sein. Die Schnittstelle kann zum Anschließen eines Kabels oder einer Glasfaser eingerichtet sein, oder es kann sich um eine Schnittstelle oder Funkschnittstelle zur drahtlosen Kommunikation oder Datenübertragung handeln. Entsprechend kann die mit dem Gerät herstellbare Datenübertragungsverbindung wenigstens teilweise oder vollständig kabelgebunden sein oder sie kann wenigstens teilweise oder vollständig mittels einer Glasfaser hergestellt sein oder sie kann wenigstens teilweise oder vollständig drahtlos sein.
Die Erfindung wird nun nachfolgend unter Bezugnahme auf Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:
1a) eine Stromquelle, einen Steckverbinder und ein Gerät in einem unverbundenen Zustand;
1b) die Stromquelle, den Steckverbinder und das Gerät der 1a) in einem verbundenen Zustand;
2 einen Steckverbinder mit einer Schnittstelle zur Datenübertragung;
3 ein System mit einem Steckverbinder, der eine Steuereinheit aufweist;
4 einen Steckverbinder mit mehreren Kontaktelementen;
5 einen Steckverbinder zum gleichzeitigen Erzeugen mehrerer Ausgangsspannungen.
In der 1a) ist eine grundlegende Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Steckverbinders 1 zusammen mit einer Stromquelle 2 und einem Gerät 3 in einer stark vereinfachten, schematischen Darstellungsform gezeigt.
Während in der 1a) Steckverbinder 1, Stromquelle 2 und Gerät 3 voneinander getrennt dargestellt sind, zeigt die 1b) den Steckverbinder 1 in einem an der Stromquelle 2 angeschlossenen Zustand, wobei zugleich das Gerät 3 mit dem Steckverbinder 1 verbunden ist.
Der Steckverbinder 1 weist im Wesentlichen ein Gehäuse 4 mit einer Ausnehmung 5, ein metallisches Kontaktelement 6, ein verstellbares Netzteil 7 und einen Anschluss 8 auf. Mittels des Anschlusses 8 ist das innerhalb des Gehäuses 4 angeordnete Netzteil 7 an der Stromquelle 2 anschließbar. Das Kontaktelement 6 ist mit dem Netzteil 7 verbunden und ragt innerhalb der Ausnehmung 5 aus dem Gehäuse 4 hervor.
Bei dem Gerät 3 handelt es sich um ein beliebiges elektrisches Gerät 3, das für den Betrieb eine vorgegebene Betriebsspannung benötigt. Es weist einen in die Ausnehmung 5 des Steckverbinders 1 passenden Vorsprung 9 auf, der zusammen mit der Ausnehmung 5 eine Steckverbindung bildet, mittels der Steckverbinder 1 und Gerät 3 miteinander verbindbar sind. Im Vorsprung 9 ist ein Gegenkontaktelement zum Kontaktelement 5 in Form einer metallischen Hülse 10 vorgesehen.
Steckverbinder 1 und Gerät 3 bilden gemeinsam ein System 11.
Alternativ dazu könnte das Gerät 3 anstelle des Vorsprunges 9 eine Ausnehmung mit einem stiftartigen Kontaktelement und der Steckverbinder 1 anstelle der Ausnehmung 5 einen in die Ausnehmung des Gerätes 3 passenden Vorsprung mit einer Hülse zum Aufnehmen des stiftartigen Kontaktelementes aufweisen.
Zur Inbetriebnahme des elektrischen Gerätes 3 muss dieses mit seiner Betriebsspannung versorgt werden, die sich im vorliegenden Fall von der Spannung unterscheidet, die von der Stromquelle 2 zur Verfügung gestellt wird. Damit die von der Stromquelle 2 zur Verfügung gestellte Spannung trotzdem zur Versorgung des Gerätes 3 verwendet werden kann, wird der Steckverbinder 1 zwischen die Stromquelle 2 und das Gerät 3 geschaltet, wie dies in der 1b) zu sehen ist. Hierzu wird der Steckverbinder 1 zum einen mit dem Anschluss 8 an der Stromquelle 2 angeschlossen und zum anderen wird der Steckverbinder 1 mittels der aus Ausnehmung 5 und Vorsprung 9 bestehenden Steckverbindung mit dem Gerät 3 verbunden, wobei der Vorsprung 9 in der Ausnehmung 5 und das Kontaktelement 6 in der Hülse 10 aufgenommen wird. Dabei wird die Hülse 10 vom Kontaktelement 6 elektrisch kontaktiert.
Im in der 1b) gezeigten mit der Stromquelle 2 und dem Gerät 3 verbundenen Zustand des Steckverbinders 1 wird das Netzteil 7 über den Anschluss 8 mit der von der Stromquelle 2 gelieferten Spannung versorgt. Das Netzteil 7 wandelt diese Spannung in eine Ausgangsspannung um, mit welcher das mit dem Netzteil 7 verbundene Kontaktelement 6 beaufschlagt wird. Da es sich bei dem Netzteil 7 um ein verstellbares Netzteil 7 oder ein sogenanntes Schaltnetzteil handelt, bei dem sich mit Verstellen desselben die von diesem erzeugte Ausgangsspannung ändert, lässt sich die vom Netzteil 7 erzeugte Ausgangsspannung einstellen. Weil ferner vom Gerät 3 eine vorgegebene Betriebsspannung an der Hülse 10 benötigt wird, wird das Netzteil 7 nun so verstellt, dass dessen Ausgangsspannung der vom Gerät 3 benötigten Betriebsspannung entspricht. Über den elektrischen Kontakt zwischen dem mit der Ausgangsspannung beaufschlagten Kontaktelement 6 und der Hülse 10 wird die Ausgangsspannung nun als Betriebsspannung an das Gerät 3 bzw. die Hülse 10 angelegt, so dass das Gerät 3 von der Stromquelle 2 mit der benötigten Betriebsspannung versorgt werden kann, obwohl sich dessen Betriebsspannung von der von der Stromquelle 2 gelieferten Spannung unterscheidet.
Weil das Netzteil 7 verstellbar ist, ist es mit demselben Steckverbinder 1 insbesondere möglich, auch andere Geräte an die Stromquelle 2 anzuschließen, deren jeweilige Betriebsspannungen von der Betriebsspannung des Gerätes 3 verschieden sind. Hierfür muss lediglich das Netzteil 7 entsprechend verstellt bzw. dessen Ausgangsspannung entsprechend eingestellt werden, so dass die Ausgangsspannung der jeweiligen Betriebsspannung eines jeweiligen mit dem Steckverbinder 1 verbundenen Gerätes entspricht.
Zum Verstellen des Netzteiles 7 können verschiedene Einrichtungen vorgesehen sein. Beispielsweise kann das Netzteil 7 zum Verstellen über einen manuell betätigbaren Regler verfügen.
Andererseits kann wie beim Steckverbinder 12 der 2 mit verstellbarem Netzteil 13 eine Schnittstelle 14 zur Datenübertragung am Steckverbinder 12 vorgesehen sein, über die Steuerbefehle zum Verstellen des Netzteiles 13 von einer externen Vorrichtung wie einem externen Computer oder Mobiltelefon an den Steckverbinder 12 bzw. das mit der Schnittstelle 14 verbundene Netzteil 13 übertragen werden können. Diese Schnittstelle 14 kann eine Schnittstelle zur drahtlosen Datenübertragung, also eine Funkschnittstelle, oder eine Schnittstelle für eine kabelgebundene Datenübertragung sein. Insbesondere kann der Steckverbinder 12 über die Schnittstelle 14 mit dem Internet verbindbar sein.
Besonders vorteilhaft ist der in der 3 gezeigte Steckverbinder 15, der zusätzlich zu einem verstellbaren Netzteil 16 und einer Schnittstelle 17 zur Datenübertragung eine mit dem Netzteil 16 und der Schnittstelle 17 verbundene Steuereinheit 18 aufweist. Beim Steckverbinder 15 wird das Verstellen des Netzteiles 16 über von der Steuereinheit 18 ausgegebene Steuerbefehle gesteuert, wobei die Steuereinheit 18 wiederum über die Schnittstelle 17 von externer Stelle aus programmiert oder gesteuert werden kann oder darüber für die Steuerung relevante Daten erhalten kann. Ein mit dem Steckverbinder 15 verbindbares Gerät 19 ist vorliegend dazu eingerichtet, eine in der 3 gestrichelt dargestellte Datenübertragungsverbindung 20 mit dem Steckverbinder 15 bzw. dessen Schnittstelle 17 herzustellen. So kann die Steuereinheit 18 über die Datenübertragungsverbindung 20 und die Schnittstelle 17 auf dem Gerät 19 gespeicherte Daten über die vom Gerät 19 benötigte Betriebsspannung erhalten oder auslesen. Diese Daten können beispielsweise in einem Datenspeicher 21 des Gerätes 19 abgelegt sein oder in einem RFID-Transponder. Im letzteren Fall verfügt der Steckverbinder 15 über eine Leseeinrichtung zum Lesen des RFID-Transponders. Gemäß den vom Gerät 19 erhaltenen Daten wird das Netzteil 16 von der Steuereinheit 18 nun so verstellt, dass dieses eine der Betriebsspannung des Gerätes 19 entsprechende Ausgangsspannung erzeugt. Steckverbinder 15 und Gerät 19 bilden somit ein System 22, das in der Lage ist, notwendige Konfigurationen oder Einstellungen des Steckverbinders 15 bzw. des Netzteiles 16 im Wesentlichen automatisch vorzunehmen.
Einen weiteren Steckverbinder 23 mit einem verstellbaren Netzteil 24 zeigt die 4. Im Unterschied zu dem in der 3 gezeigten Steckverbinder 15 weist der Steckverbinder 23 nunmehr eine Mehrzahl an Kontaktelementen 25 auf, die nun allerdings als metallische Hülsen zur Aufnahme von jeweiligen stiftartigen Gegenkontaktelementen eines mit dem Steckverbinder 23 verbindbaren und in der 4 nicht gezeigten Gerätes ausgebildet sind. Zwischen dem Netzteil 24 und den Kontaktelementen 25 ist ein Multiplexer 26 vorgesehen. Eine Steuereinheit 27 ist zum Steuern von sowohl dem Netzteil 24 als auch dem Multiplexer 26 eingerichtet und über eine Schnittstelle 28 ist die Steuereinheit 27 von externer Seite aus programmierbar oder mit Daten versorgbar.
Beim Steckverbinder 23 kann nicht nur die vom Netzteil 24 erzeugte Ausgangsspannung durch Verstellen des Netzteiles 24 auf eine von einem mit dem Steckverbinder 23 zu verbindenden Gerät benötigte Betriebsspannung eingestellt werden, die Ausgangspannung kann vielmehr auch wahlweise an eines oder mehrere der Kontaktelemente 25 angelegt werden, je nachdem, mit welchen der Kontaktelemente 25 zugehörige Gegenkontaktelemente des Gerätes bei Verbinden mit dem Steckverbinder 23 in elektrischen Kontakt gelangen. Über die Schnittstelle 28 sind diesbezügliche Daten an die Steuereinheit 27 übertragbar oder von der Steuereinheit 27 abrufbar, vorzugsweise vom Gerät selber.
Eine Weiterführung des Steckverbinders 23 der 4 ist der in der 5 gezeigte Steckverbinder 29, der ebenfalls ein verstellbares Netzteil 30, mehrere Kontaktelemente 31, einen Multiplexer 32, eine Steuereinheit 33 und eine Schnittstelle 34 aufweist. Jedoch ist beim Steckverbinder 29 des Netzteil 30 in der Lage nicht nur eine, sondern eine Mehrzahl an Ausgangspannungen zu erzeugen. Zu diesem Zweck weist das Netzteil 30 intern einen Spannungsteiler auf und ist mit mehreren, im Beispiel der 5 drei, Leitungen 35 mit dem Multiplexer 32 verbunden, wobei jede der Leitungen 35 mit einer jeweiligen der Ausgangsspannungen beaufschlagbar ist. Von der Steuereinheit 33 gesteuert kann der Multiplexer 32 diese Ausgangsspannungen nun an beliebige der Kontaktelemente 31 anlegen, so dass an verschiedenen Kontaktelementen 31 zur gleichen Zeit verschiedene Ausgangsspannungen anliegen können. Wie in den vorherigen Beispielen auch erhält die Steuereinheit 33 Daten über die jeweiligen Ausgangsspannungen sowie deren Verteilung an den Kontaktelementen 31 über die Schnittstelle 34 bevorzugt von einem mit dem Steckverbinder 29 zu verbindenden Gerät, das diese Ausgangsspannungen bei Verbinden mit dem Steckverbinder 29 an jeweiligen mit seinen Gegenkontaktelementen in elektrischen Kontakt kommenden Kontaktelementen 31 benötigt.
Bezugszeichenliste

1: Steckverbinder
2: Stromquelle
3: Gerät
4: Gehäuse
5: Ausnehmung
6: Kontaktelement
7: Netzteil
8: Anschluss
9: Vorsprung
10: Hülse
11: System
12: Steckverbinder
13: Netzteil
14: Schnittstelle
15: Steckverbinder
16: Netzteil
17: Schnittstelle
18: Steuereinheit
19: Gerät
20: Datenübertragungsverbindung
21: Datenspeicher
22: System
23: Steckverbinder
24: Netzteil
25: Kontaktelement
26: Multiplexer
27: Steuereinheit
28: Schnittstelle
29: Steckverbinder
30: Netzteil
31: Kontaktelement
32: Multiplexer
33: Steuereinheit
34: Schnittstelle
35: Leitung

Claims

Steckverbinder (1, 12, 15, 23, 29), der mit wenigstens einem elektrischen Gerät (3, 19) verbindbar ist und der wenigstens ein an einer Stromquelle (2) anschließbares Netzteil (7, 13, 16, 24, 30) zum Umwandeln einer von der Stromquelle (2) gelieferten Spannung in wenigstens eine Ausgangsspannung sowie wenigstens ein mit der Ausgangsspannung beaufschlagbares elektrisches Kontaktelement (6, 25, 31) aufweist, das bei Verbinden des Steckverbinders (1, 12, 15, 23, 29) mit dem Gerät (3, 19) ein zugeordnetes Gegenkontaktelement (10) des Gerätes (3, 19) elektrisch leitend kontaktiert, wobei das Netzteil (7, 13, 16, 24, 30) zum variablen Ändern der Ausgangsspannung verstellbar ist, bis die Ausgangsspannung im Wesentlichen einer am Gegenkontaktelement (10) erforderlichen Betriebsspannung des Gerätes (3, 19) entspricht.
Steckverbinder (15, 23, 29) nach Anspruch 1, bei dem das Netzteil (16, 24, 30) automatisch verstellbar ist.
Steckverbinder (23, 29) nach Anspruch 1 oder 2 mit einer Mehrzahl an Kontaktelementen (25, 31), wobei der Steckverbinder (23, 29) dazu eingerichtet ist, mehrere oder alle der Kontaktelemente (25, 31) mit jeweiligen Ausgangsspannungen zu beaufschlagen.
Steckverbinder (12, 15, 23, 29) nach einem der vorhergehenden Ansprüche der dazu eingerichtet ist, von einer externen Datenquelle Daten über die Betriebsspannung und/oder über das mit der Ausgangsspannung zu beaufschlagende Kontaktelement (6, 25, 31) oder über die mit jeweiligen der Ausgangsspannungen zu beaufschlagenden Kontaktelemente (25, 31) zu empfangen.
Steckverbinder (12, 15, 23, 29) nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit wenigstens einer Steuereinheit (18, 27, 33) und/oder wenigstens einer Lesevorrichtung zum Lesen von RFID-Transpondern und/oder wenigstens einer Schnittstelle (14, 17, 28, 34) zur Datenübertragung und/oder bei dem eine Datenübertragungsverbindung (20) zwischen dem Steckverbinder (12, 15, 23, 29) und dem Gerät (19) herstellbar ist.
System (11, 22) mit wenigstens einem Steckverbinder (1, 12, 15, 23, 29) nach einem der vorhergehenden Ansprüche und wenigstens einem mit dem Steckverbinder (1, 12, 15, 23, 29) verbindbaren elektrischen Gerät (3, 19).
System (22) nach Anspruch 6, bei dem das Gerät (19) dazu eingerichtet ist, Daten über die Betriebsspannung und/oder über das mit der Ausgangsspannung zu beaufschlagende Kontaktelement (6, 25, 31) oder über die mit jeweiligen der Ausgangsspannungen zu beaufschlagenden Kontaktelemente (25, 31) an den Steckverbinder (12, 15, 23, 24) zu übertragen.
System (22) nach Anspruch 6 oder 7, bei dem das Gerät (19) wenigstens einen Datenspeicher oder RFID-Transponder (21) zum Speichern von Daten aufweist und/oder das zum Herstellen einer Datenübertragungsverbindung (20) zwischen dem Steckverbinder (12, 15, 23, 29) und dem Gerät (19) eingerichtet ist.
Verfahren zum Anschließen eines elektrischen Gerätes (3, 19) an einer Stromquelle (2) mittels eines Steckverbinders (1, 12, 15, 23, 29), der wenigstens ein verstellbares Netzteil (7, 13, 16, 24, 30) und wenigstens ein elektrisches Kontaktelement (6, 25, 31) aufweist, das bei Verbinden des Steckverbinders (1, 12, 15, 23, 29) mit dem Gerät (3, 19) ein zugeordnetes Gegenkontaktelement (10) des Gerätes (3, 19) elektrisch leitend kontaktiert, bei dem das Netzteil (7, 13, 16, 24, 30) an der Stromquelle (2) angeschlossen wird, das Gerät (3, 19) mit dem Steckverbinder (1, 12, 15, 23, 29) verbunden wird, eine von der Stromquelle (2) gelieferte Spannung vom Netzteil (7, 13, 16, 24, 30) in wenigstens eine Ausgangsspannung umgewandelt wird, wenigstens ein Kontaktelement (6, 25, 31) mit der Ausgangsspannung beaufschlagt wird und das Netzteil (7, 13, 16, 24, 30) verstellt wird, bis die Ausgangsspannung im Wesentlichen einer am Gegenkontaktelement (10) erforderlichen Betriebsspannung des Gerätes (3, 19) entspricht.
Verfahren nach Anspruch 9, bei dem das Netzteil (13, 16, 24, 30) automatisch verstellt wird.
Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, bei dem der Steckverbinder (23, 29) von einer Mehrzahl an Kontaktelementen (25, 31) des Steckverbinders (23, 29) mehrere oder alle der Kontaktelemente (25, 31) mit jeweiligen Ausgangsspannungen beaufschlagt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, bei dem vom Steckverbinder (12, 15, 23, 29) Daten über die Betriebsspannung und/oder über das mit der Ausgangsspannung zu beaufschlagende Kontaktelement (6, 25, 31) oder über die mit jeweiligen der Ausgangsspannungen zu beaufschlagenden Kontaktelemente (25, 31) von einer externen Datenquelle (21) empfangen werden.
Verfahren nach Anspruch 12, bei dem der Steckverbinder (12, 15, 23, 29) die Daten von wenigstens einem Datenspeicher oder RFID-Transponder (21) des Gerätes (19) wenigstens teilweise ausliest und/oder über wenigstens eine Schnittstelle (14, 17, 28, 34) zur Datenübertragung wenigstens teilweise empfängt und/oder bei dem die Daten über eine Datenübertragungsverbindung (20) vom Gerät (19) wenigstens teilweise an den Steckverbinder (12, 15, 23, 29) übertragen werden.