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Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Platinenanordnung mit elektrischen Leitungen und zumindest einer elektrischen Sicherung.
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Stromführende elektrische Leitungen werden üblicherweise voneinander beispielsweise durch eine Luft- oder Isolatorstrecke beabstandet, um elektrische Kriechstromstrecken elektrisch zu verlängern.
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Nachteilig hierbei ist jedoch die Notwendigkeit von langen Trennstrecken bei höheren elektrischen Leistungen, was zu einer Vergrößerung eines Bauteilvolumens führt. Dies ist besonders nachteilig in Netztopologien mit elektrischer Leitungen ohne einen zentralen Knotenpunkt, weil der Aufwand für eine Abschirmung gegen äußere Einflüsse von verteilten elektrischen Schaltungen mit dem Volumen der elektrischen Schaltungen steigt.
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Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, eine effizientere Leitungsanordnung bereitzustellen, mit welcher ein geringeres Bauteilvolumen realisiert werden kann.
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Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche, der Beschreibung sowie der beiliegenden Figuren.
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Die vorliegende Offenbarung basiert auf der Erkenntnis, dass die obige Aufgabe durch eine Leitungsanordnung in der Gestalt einer Platinenanordnung, welche in Durchbrüche einführbare Trennstege zur dreidimensionalen Verlängerung der elektrischen Kriechstrecken gelöst werden kann. Hierbei können die Leitungen in unterschiedlichen Ebenen verlaufen und verschachtelt sein, wodurch eine Packungsdichte der elektrischen Leitungen sowie ggf. auf der Platine angeordneten elektrischen Komponenten erhöht werden kann. Somit kann das Einbauvolumen der Leitungsanordnung vorteilhaft reduziert werden.
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Gemäß einem ersten Aspekt betrifft die Offenbarung eine Platinenanordnung für eine elektrische Trennung von Leitungen mit einer Sicherungsplatine zum Halten einer elektrischen Sicherung, wobei die Sicherungsplatine elektrische Leitungen und zwischen benachbarten elektrischen Leitungen gebildete Durchbrüche aufweist; und mit einem Isolierkörper, welcher für die Aufnahme der Sicherungsplatine ausgebildet ist, wobei der Isolierkörper Trennstege aufweist, wobei die Trennstege in die Durchbrüche einführbar sind und die elektrischen Leitungen elektrisch trennen.
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Eine vorteilhafte Reduzierung des notwendigen Einbauraums der Sicherungsschaltung kann meist nur unter Einhaltung der normativen Anforderungen, insbesondere der notwendigen Luft- und Kriechstrecken erfolgen. Der elektrisch relevante Abstand von zwei elektrischen Leitungen ist zum einen über den geometrischen Abstand der elektrischen Leitungen und zum anderen über das Medium respektive die Struktur zwischen den elektrischen Leitungen bestimmt. Letzteres wird in einem dreidimensionalen, ebenenbasierten und geschachtelten Anordnung, wie es der Offenbarung zugrunde liegt, ausgenutzt um auf kleinen geometrischen Abständen große elektrische Abstände zwischen den elektrischen Leitungen vorteilhaft zu realisieren.
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Die Durchbrüche zwischen den elektrischen Leitungen erhöhen den elektrischen Abstand zwischen den elektrischen Leitungen der Sicherungsplatine, da Luft im Allgemeinen eine höhere elektrische Durchschlagsfestigkeit aufweist als eine Platine. Zusätzlich wird der elektrische Abstand zwischen den elektrischen Leitungen durch die, in die Durchbrüche eingeführten, Trennstege erhöht, da die Luftstrecke zwischen den Leitern nun um den Trennsteg herum verläuft. Durch diese Isolationsstruktur kann ein geringerer geometrischer Abstand zwischen den elektrischen Leitungen oder elektrischen Bauteilen auf der Sicherungsplatine realisiert werden und somit auch der Einbauraum der Platinenanordnung in vorteilhafterweise verkleinert werden.
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Elektrische Leitungen auf der Sicherungsplatine können in einem Abstand übereinander gefaltet sein und können eine dreidimensionale elektrische Leitungsstruktur bilden. So kann eine vorteilhafte Anordnung der elektrischen Leitungen insbesondere bezüglich der Länge der elektrischen Leitungen und der notwendigen Trennstrecken zwischen den elektrischen Leitungen realisiert werden. So kann die Fläche der Sicherungsplatine reduziert werden, sodass die Gesamtfläche der Platinenanordnung vorteilhaft verkleinert werden kann.
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In einer Ausführungsform ist die Sicherungsplatine in den Isolierkörper einsetzbar oder der Isolierkörper auf die Sicherungsplatine aufsetzbar und der Isolierkörper umgreift seitlich zumindest teilweise die Sicherungsplatine.
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Durch das flächige Umfassen der Sicherungsplatine des Isolierkörpers kann die Sicherungsplatine insbesondere an den Seiten der Sicherungsplatine und einer dem Isolierkörper zugewandten Seite der Sicherungsplatine elektrisch isoliert werden. Zusätzlich kann der Isolierkörper eine Mehrzahl von Formschlussverbindungen mit der Sicherungsplatine bilden, sodass der Festsitz der Sicherungsplatine in dem Isolierkörper verbessert wird.
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Der Isolierkörper und die Sicherungsplatine können einteilig gebildet sein. Ferner kann der Isolierkörper aus einem Kunststoff, insbesondere einem elektrisch isolierenden Polymer gebildet sein und beispielsweise durch Spritzgießen geformt werden.
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In einer Ausführungsform durchsetzen die Trennstege die Sicherungsplatine in den Durchbrüchen und ragen auf der, dem Isolierkörper abgewandten, Seite der Sicherungsplatine hervor, um elektrische Leitungen auf der, dem Isolierkörper abgewandten, Seite der Sicherungsplatine elektrisch voneinander zu isolieren.
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Die Durchbrüche können die Trennstege seitlich begrenzen und unter Berücksichtigung mechanischer Toleranzen in möglichst geringem Abstand zueinander angeordnet sein. So ist die Sicherungsplatine bereits ohne Befestigung durch Schraub- oder Einrastverbindungen mit dem Isolierkörper verbunden und insbesondere in einer genauen Position zu dem Isolierkörper ausgerichtet. Die elektrische Isolation der elektrischen Leitungen kann erhöht werden, wenn die in die Durchbrüche eingeführten Trennstege gegenüber der Innenwand der Durchbrüche beabstandet sind und insbesondere keine Verbindung zwischen den Trennstegen und der Sicherungsplatine besteht. Der so gebildete Luftspalt zwischen den Trennstegen und der Sicherungsplatine bewirkt eine Erhöhung der elektrischen Isolation der elektrischen Leitungen. So kann der Vorteil erreicht werden, dass der Abstand der Leitungen bei gleichbleibender Isolation der Leitungen verringert werden kann und eine kompaktere Leitungsanordnung realisiert werden kann.
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In einer Ausführungsform weisen die Trennstege eine gerade Form auf oder sind aus geraden Abschnitten, welche winklig zueinander angeordnet sind, zusammengesetzt.
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Die Ausrichtung und Form der Trennstege respektive Durchbrüche folgt der Ausrichtung der Leitungen, sodass eine gleichmäßige elektrische Isolierung der elektrischen Leitungen erreicht wird.
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In einer Ausführungsform weist die Sicherungsplatine eine Mehrzahl von Steckkontakten auf, wobei der Isolierkörper die Steckkontakte im Umfang umschließt.
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Die Steckkontakte können ausgebildet sein externe Leitungen mit der Sicherungsplatine zu verbinden. Die Ummantelung der Steckkontakte durch den Isolierkörper ermöglicht eine hohe Packungsdichte der Steckkontakte, da eine elektrische Isolation der Steckkontakte in einem geringen Abstand realisiert werden kann. Die Ummantelung der Steckkontakte durch den Isolierkörper kann beispielsweise für die formschlüssige Verbindung mit einer Steckbuchse geformt sein.
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In einer Ausführungsform ist auf der Sicherungsplatine eine Sicherungsaufnahme, insbesondere ein Federhalter, zum Halten der Sicherung angeordnet.
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Eine Sicherungsaufnahme zum Halten einer Sicherung ist typischerweise mit der Sicherungsplatine verlötet oder verklemmt. Insbesondere kann die Sicherungsaufnahme zum Halten einer Sicherung vom Typ 10x38 oder einer Sicherung vom Typ 6,4x32 ausgelegt sein. Bei der Ausführungsform für den Sicherungstyp 6,4x32 kann für jede der Sicherungen eine Ersatzsicherung vorgesehen sein. Dies ermöglicht eine vorteilhafte Redundanz der Absicherung von elektrischen Leitungen gegen Überstrom.
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Die Sicherungsaufnahme kann eine kraftschlüssige und elektrisch leitende Verbindung mit der Sicherung beispielsweise durch eine Klemmverbindung an den Endkontakten der Sicherung bilden. Die Klemmverbindung kann so ausgeführt sein, dass die Verbindung zwischen der Sicherung und der Sicherungsaufnahme zerstörungsfrei lösbar ist. Dies ist insbesondere für den Austausch einer aktivierten Sicherung gegen eine neue Sicherung notwendig. Der Austausch der Sicherung kann ohne weiteres Werkzeug erfolgen, wodurch sich der Wartungsaufwand und die für die Wartung oder Reparatur notwendige Zeit vorteilhaft reduzieren.
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Neben der lösbaren Steck- oder Klemmverbindung der Sicherung auf der Sicherungsplatine ist auch eine stoffschlüssige Verbindung der Sicherung mit der Sicherungsplatine, beispielsweise durch Auflöten der Sicherung auf die Sicherungsplatine möglich. Diese Art der Verbindung hat den Vorteil einer geringeren Ausfallwahrscheinlichkeit gegenüber auf die Verbindung wirkenden Vibrationen, eingebrachte Fremdkörper oder kondensierende Luftfeuchtigkeit. Ein Austausch der Sicherung kann durch Ablöten der Sicherung und Auflöten einer neuen Sicherung erfolgen.
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In einer Ausführungsform isolieren die Trennstege die Steckkontakte und die Sicherungsaufnahme jeweils untereinander und gegeneinander elektrisch.
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Die Steckkontakte und Sicherungsaufnahmen bilden elektrische Leitungen, welche auf der Sicherungsplatine angeordnet sind und aus der Sicherungsplatine hervorragen. Der Isolierkörper weist Durchbrüche auf, sodass die Sicherungsaufnahmen und Steckkontakte nach dem Einbringen der Sicherungsplatine in den Isolierkörper weiterhin zugänglich sind. Die elektrische Isolation der Sicherungsaufnahme und der Steckkontakte ermöglicht einen geringen Abstand der Sicherungsaufnahme und der Steckkontakte untereinander, sodass der notwendige Einbauraum und Platz auf der Sicherungsplatine für die Sicherungsaufnahme und die Steckkontakte vorteilhaft reduziert werden können.
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In einer Ausführungsform sind die Steckkontakte und die Sicherungsaufnahme auf einer dem Isolierkörper zugewandten Seite der Sicherungsplatine angeordnet und von dem Isolierkörper seitlich begrenzt.
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Der Isolierkörper kann die Steckkontakte im Umfang vollständig umschließen, sodass die Steckkontakte gegen Berührung geschützt sind. Dies kann durch kragenförmige Überstände des Isolierkörpers an der Spitze der Steckkontakte, welche die Steckkontakte in der Höhe überragen, erweitert werden, sodass Gegenstände mit einem größeren Durchmesser als die Steckkontakte keine elektrische Verbindung mit den Steckkontakten herstellen können. Dies können beispielsweise Finger oder Werkzeuge sein, welche die Platinenanordnung aus Wartungsgründen berühren.
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In einer Ausführungsform sind in dem Isolierkörper seitlich Aufnahmehülsen für Schraubverbindungen und in der Sicherungsplatine Auskerbungen für die Schraubverbindungen ausgebildet, wobei die Platinenanordnung mit dem Isolierkörper und der Sicherungsaufnahme nach außen weisend in einem Gehäuseoberteil insbesondere über die Schraubverbindungen befestigbar ist.
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In einer Ausführungsform sind die Sicherung und eine weitere Sicherung auf der Sicherungsplatine in der Sicherungsaufnahme angeordnet, wobei der Isolierkörper die Sicherung und die weitere Sicherung seitlich umschließt und elektrisch isoliert.
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Diese Anordnung der Sicherungen ermöglicht einen einfachen Zugriff auf die einzelnen Sicherungen, sodass beispielsweise durch eine einfache mechanische Bewegung die Sicherungen aus der Sicherungsaufnahme entfernt werden können und durch eine ebenso einfache mechanische Bewegung neue Sicherungen in die Sicherungshaltung eingesetzt werden können. Ein Austausch der Sicherung kann durch die Verwendung eines Sicherungshalters, welcher die Sicherung im Umfang umschließt weiter vereinfacht werden.
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Diese Vereinfachung des Einsetzens respektive Entfernens der Sicherung von der Sicherungsplatine ist für die automatische Bestückung der Sicherungsplatine mit einem automatischen Bestückungswerkzeug, beispielsweise einem Feeder vorteilhaft, da dieses automatische Bestückungswerkzeug mechanische Toleranzen und Mindestabstände voraussetzen kann. Durch die Anordnung von den Sicherungen mit, für die Feederbestückung günstigen, Abständen und Formen kann die Herstellung der Platinenanordnung automatisch oder teilautomatisch erfolgen. Auch der Austausch der Sicherung kann beispielsweise nach dem Öffnen des, die Platinenanordnung umgebenden, Gehäuses durch ein Werkzeug automatisch erfolgen.
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In einer Ausführungsform durchsetzt die Sicherung einen Durchbruch in dem Isolierkörper.
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Dies ermöglicht den Zugriff auf die Sicherung auch wenn die Sicherungsplatine in den Isolierkörper eingesetzt ist.
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In einer Ausführungsform weist die Platinenanordnung eine Kontrollplatine und einen Steckverbinder auf, wobei der Steckverbinder ausgebildet ist die Sicherungsplatine mit der Kontrollplatine mechanisch und elektrisch zu verbinden.
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Die Kontrollplatine kann eine Ausfallüberwachung für eine auf der Sicherungsplatine und/oder auf der Kontrollplatine realisierte elektrische Schaltung bilden und Informationen über den Zustand, insbesondere Informationen über eine Fehlfunktion, dieser elektrischen Schaltung bereitstellen. So kann sichergestellt sein, dass ein Ausfall der elektrischen Schaltung ohne externe Aktionen festgestellt werden kann und im Betrieb eine Information über beispielsweise einen Fehler oder einen ordnungsgemäßen Betrieb vorliegt.
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Eine auf der Sicherungs- und/oder auf der Kontrollplatine realisierte elektrische Schaltung kann beispielsweise eine Überstromschutzeinrichtung gegenüber elektrischen Strömen, welche die elektrische Stromflusskapazität der elektrischen Leitungen auf den Platinen übersteigen, sein. In einem industriellen Umfeld werden solche elektrischen Schaltungen beispielsweise durch Gehäuse vor äußeren Einflüssen geschützt. Bei sternförmigen Netztopologien kann die Sicherung der elektrischen Leitungen beispielsweise in einem zentralen Schaltkasten erfolgen, der eine Mehrzahl von elektrischen Schaltungen entsprechend einer Schutzklasse vor äußeren Einwirkungen schützt.
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In Netztopologien ohne zentralen Knotenpunkt muss die Überstromschutzsicherung jeder elektrischen Leitung separat vor äußeren Einflüssen geschützt sein. Konventionelle Überstromschutzsicherungen benötigen einen großen Einbauraum und daraus folgend erhöhten Platzbedarf und Aufwand für den Schutz vor äußeren Einflüssen. Die vorliegende Offenbarung kann genutzt werden den Platzbedarf einer Überstromschutzsicherung zu reduzieren und somit den Gehäuseaufwand und die Herstellungskosten vorteilhaft zu senken.
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Die Informationen über den Betriebszustand der durch die Platinenanordnung realisierten elektrischen Schaltung kann die Kontrollplatine über eine Schnittstelle einer externen Senke in Form eines digitalen oder analogen elektrischen Signals bereitstellen. Außerdem kann der Betriebszustand der elektrischen Schaltung direkt von der Kontrollplatine durch Anzeigen, beispielsweise Leuchtdioden oder Displays, angezeigt werden.
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Die Funktion der Ausfallüberwachung der Kontrollplatine kann ferner um eine Schnittstelle für eine Automatisierungsapplikation erweitert sein, sodass Informationen über den Betriebszustand der elektrischen Schaltung, insbesondere aber einer Vielzahl von separaten elektrischen Schaltungen automatisch verarbeitet werden können. So kann der Betriebszustand eines elektrischen Leitungsnetzes welches in jedem Leitungsabschnitt eine separate elektrische Schaltung, insbesondere eine Überstromschutzschaltung, aufweist, zentral und/oder automatisch bestimmt werden und kontinuierlich überwacht werden.
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Eine Signalleitung zwischen der Kontrollplatine und der externen Senke kann durch ein Lichtwellenleiterkabel (LWL) realisiert sein.
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In einer Ausführungsform weist die Platinenanordnung eine Abdeckplatte auf, wobei in dem Isolierkörper eine Mehrzahl von Einrastverbindern für die Aufnahme der Abdeckplatte geformt ist, wobei die Abdeckplatte auf einer dem Isolierkörper abgewandten Seite der Sicherungsplatine angeordnet ist.
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Auch zwischen der Kontrollplatine und der Sicherungsplatine müssen die normativen Anforderungen, insbesondere an Luft- und Kriechstrecken zwischen den elektrischen Leitungen eingehalten werden. Die Abdeckplatte realisiert einen Abstand zwischen Sicherungsplatine und Kontrollplatine, wobei der Abstand mit dem Material der Abdeckplatte, welches insbesondere ein isolierender Kunststoff sein kann, oder mit Luft gefüllt sein kann. In einer Ausführungsform mit einem Luftabstand stellt die Abdeckplatte eine gerüstartige Struktur für die Verbindung von Kontrollplatine und Sicherungsplatine bereit, wobei der Festsitz der Verbindung durch Klickverbindungen oder formschlüssige Steckverbindungen oder Schraubverbindungen realisiert sein kann.
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In einer Ausführungsform sind das Gehäuseoberteil, die Kontrollplatine, die Abdeckplatte, die Sicherungsplatine und der Isolierkörper stapelbar, insbesondere in der genannten Reihenfolge ineinander stapelbar und verbindbar.
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Durch die geschachtelte Stapelung der funktionalen Baugruppen, insbesondere der Kontrollplatine, der Sicherungsplatine, der Abdeckplatte und des Isolierkörpers kann eine montagefreundliche Bauweise realisiert werden. Zudem ist es möglich weitere funktionale Baugruppen in einer stapelkompatiblen Ausführung herzustellen, sodass sich ein System aus untereinander kompatiblen und insbesondere ineinander oder übereinander stapelbaren funktionalen Baugruppen ergibt. So kann aus einem System von standardisierten funktionalen Baugruppen ähnlich einem Baukasten eine Anordnung mit beispielsweise höheren logischen Funktionen aus einzelnen funktionalen Baugruppen zusammengesetzt werden.
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Ein Stapel aus funktionalen Baugruppen kann insbesondere formschlüssig durch ineinandergreifende Profile der funktionalen Baugruppen erfolgen, sodass neben den elektrischen Kontakten zwischen den funktionalen Baugruppen auch eine feste mechanische Verbindung zwischen den funktionalen Baugruppen gebildet wird.
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In einer Ausführungsform weist die Abdeckplatte Durchbrüche für die Aufnahme des Steckverbinders aufweist.
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Durch die Realisierung der Verbindung von der Sicherungs- und der Kontrollplatine mit Steckverbindern und Steckbuchsen kann die Verbindung der Sicherungs- und der Kontrollplatine trennbar sein, sodass beispielsweise im Falle eines Defekts ein Austausch einer einzelnen funktionalen Baugruppe möglich ist und nicht die gesamte Platinenanordnung getauscht werden muss.
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Zusätzlich können auf der Sicherungsplatine und/oder der Kontrollplatine Steckbuchsen für die Aufnahme des Steckverbinders vorhanden sein. Der Steckverbinder kann, in die Steckbuchsen der Sicherungsplatine und der Kontrollplatine eingeführt, eine elektrische Verbindung zwischen der Sicherungsplatine und der Kontrollplatine herstellen. Zusätzlich kann durch Einführen des Steckverbinders in die Steckbuchsen auf der Sicherungs- und der Kontrollplatine eine mechanische, insbesondere formschlüssige Verbindung zwischen der Sicherungs- und der Kontrollplatine realisiert sein.
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Die Platinenanordnung kann insbesondere Teil eines Energieverteilungssystems, insbesondere eines AXL-X-Systems, sein und in diesem eine Überstromschutzeinrichtung für querschnittsreduzierte elektrische Leitungen, insbesondere elektrische Stichleitungen, bilden. Relevante Aspekte der Offenbarung betreffen eine Realisierung einer solchen elektrischen Schaltung mit möglichst geringem Aufwand, insbesondere Platzaufwand.
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Ein dreidimensionaler, ebenengeschachtelter Aufbau der Platinenanordnung kann gegenüber umgeformten zweidimensionalen Stanzgittern eine kostengünstigere, flexiblere und wartungsfreundlichere Ausführung einer Leitungsanordnung sein.
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Weitere Ausführungsbeispiele werden bezugnehmend auf die beiliegenden Figuren erläutert. Es zeigen:
- 1 die Platinenanordnung gemäß einer Ausführungsform;
- 2 einen Verbund aus Sicherungsplatine, Abdeckplatte und Kontrollplatine;
- 3 einen Verbund aus Isolierkörper, Sicherungsplatine;
- 4 einen Verbund aus Isolierkörper, Sicherungsplatine und Abdeckplatte;
- 5 die Platinenanordnung gemäß einer Ausführungsform;
- 6 ein Verfahren zur Herstellung einer Platinenanordnung;
- 7 ein Verfahren zur Herstellung einer Platinenanordnung;
- 8 eine geschützte Platinenanordnung gemäß einer Ausführungsform;
- 9 die Platinenanordnung gemäß einer Ausführungsform; und
- 10 ein Verfahren zur Herstellung einer geschützten Platinenanordnung mit Schalter.
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1 zeigt eine schematische Explosionsansicht der Platinenanordnung 100 mit einer Sicherungsplatine 101 zum Halten einer elektrischen Sicherung 103, wobei die Sicherungsplatine 101 elektrische Leitungen und zwischen benachbarten elektrischen Leitungen gebildete Durchbrüche 105 aufweist; und mit einem Isolierkörper 115, welcher für die Aufnahme der Sicherungsplatine 101 ausgebildet ist, wobei der Isolierkörper 115 Trennstege 117 aufweist, wobei die Trennstege 117 in die Durchbrüche 105 einführbar sind und die Leitungen elektrisch trennen.
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Zusätzlich sind in 1 drei Sicherungen 102, 103 und 104 mit den entsprechenden Sicherungshaltern 119, die Abdeckplatte 113, die Steckverbinder 121, die Kontrollplatine 111, das Gehäuseoberteil 125 und das Gehäuseunterteil 123 mit Anschlussblock 127 abgebildet. Die Bestandteile der Platinenanordnung können entsprechend der in 1 gezeigten Orientierung und Reihenfolge mechanisch zusammengeführt werden, sodass zwischen den Bestandteilen der Platinenanordnung 100 eine feste mechanisch gesteckte Verbindung realisiert wird. Dabei sind insbesondere die Formschlussverbindungen der elektrischen Kontakte zerstörungsfrei lösbar ausgeführt. Im Einzelnen betrifft dies folgende Verbindungen: Anschlussblock 127 mit Sicherungsplatine 101, Sicherungen 102, 103, 104 mit Sicherungsplatine 101, Steckverbinder 121 mit Sicherungsplatine 101 und Steckverbinder 121 mit Kontrollplatine 111.
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Das Gehäuse der Platinenanordnung 100 bestehend aus Gehäuseunterteil 123 mit Kontaktblock 127 und Gehäuseoberteil 125 kann Teil einer untereinander kompatiblen Serie von Gehäuseteilen sein. Insbesondere können das Gehäuse und die Bestandteile der Platinenanordnung 100 Teil eines baukastenähnlichen Systems sein, wobei alle Bestandteile des Systems untereinander mechanisch und/oder elektrisch kompatibel sind. Ein Beispiel eines solchen Systems ist das AXL-X-System, in welchem die Gehäuseteile beispielsweise aus der Serie 80/48mm oder 80/96mm ausgewählt sein können.
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2 zeigt einen Teilverbund 200 bestehend aus Sicherungsplatine 101, Abdeckplatte 113 und Kontrollplatine 111. Die Sicherungsplatine 101 weist eine Mehrzahl von Sicherungsaufnahmen 201 auf, wobei die Sicherungen 102, 103, 104 mit je einem Paar von Sicherungsaufnahmen 201 mechanisch und elektrisch verbunden sind. Weiterhin weist die Sicherungsplatine 101 einen fünfpoligen Steckkontakt 205 auf, welcher für die mechanische und elektrische Verbindung der Sicherungsplatine 101 mit dem Anschlussblock 127 ausgebildet ist. Die Durchbrüche 105 verlaufen jeweils zwischen den Steckkontakten 205 und jeweils zwischen den Sicherungsaufnahmen 205. Die Durchbrüche 105 können schlitzartig geformt sein. Ferner sind auf der Kontrollplatine 111 zwei Steckbuchsen 203, welche insbesondere 4-polig ausgeführt sind angeordnet.
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Die Abdeckplatte 113 kann Einrastverbinder 207 aufweisen, welche für die Aufnahme der Kontrollplatine 111 ausgebildet sind.
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Ein gesicherter, querschnittsreduzierter Abgriff in einem Energieversorgungsnetz kann durch Anschluss von elektrischen Leitungen über den fünfpoligen Steckkontakt 205, welcher insbesondere durch 5 Push-Kontakte auf der Sicherungsplatine 101 ausgeführt sein kann, erfolgen. Die Push-Kontakte können auf der Sicherungsplatine 101 eingelötet sein.
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An die Platinenanordnung 100 angeschlossene elektrische Leitungen können in einem Leitungskanal verstaut sein und mit einem Kunststoffstreifen abgedeckt sein.
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3 zeigt einen Teilverbund 300 bestehend aus Sicherungsplatine 101 und Isolierkörper 115. Die Trennstege 117 sind in die Durchbrüche 105 eingeführt und ragen auf der, dem Isolierkörper 115 abgewandten, Seiten der Sicherungsplatine 101 hervor. Somit trennen die Trennstege die elektrischen Leitungen und elektrischen Bauteile auf der Sicherungsplatine 101 auf beiden Seiten der Sicherungsplatine.
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In einer Ausführungsform ist die mechanische Verbindung zwischen Sicherungsplatine 101 und Isolierkörper 115 ist durch Schraubverbindungen 301 realisiert, welche insbesondere eine feste und präzise Verbindung herstellen.
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In einer Ausführungsform weisen die Trennstege 117 eine gerade Form auf oder sind aus geraden Abschnitten, welche winklig zueinander angeordnet sind, zusammengesetzt.
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4 zeigt einen Teilverbund 400 bestehend aus Sicherungsplatine 101, Isolierkörper 115 und Abdeckplatte 113. In der Abdeckplatte 113 sind für die Steckverbinder 121 entsprechende Aufnahmen vorgesehen, in welche die Steckverbinder 121 eingeführt sein können. Die Steckverbinder 121 können aus zwei elektrischen Leitern und zwei Verbindungsstegen, welche einen Festsitz in der Abdeckplatte 113 ermöglichen gebildet sein.
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In einer Ausführungsform begrenzt der Isolierkörper 115 die Sicherungsplatine 101 und/oder die Abdeckplatte 113 seitlich, sodass der Isolierkörper 115 die Sicherungsplatine 101 und/oder die Abdeckplatte 113 zumindest teilweise umschließt.
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In einer Ausführungsform weist die Abdeckplatte 113 einen Hohlraum mit einer Tiefe, welche mindestens der Höhe der Abschnitte der Trennstege 117, welche aus der Sicherungsplatine 101 hervorragen, entspricht. So ergibt sich durch das Aufsetzen der Abdeckplatte 113 auf den Teilverbund 300 eine möglichst geringe zusätzliche Bauhöhe.
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5 zeigt einen Teilverbund 500 bestehend aus Sicherungsplatine 101, Isolierkörper 115, Abdeckplatte 113 und Kontrollplatine 111. Insbesondere ist der Teilverbund 500 ein Verbund aus Teilverbund 400 entsprechend der in 4 dargestellten Ausführungsform mit der Kontrollplatine 111. Auf der Kontrollplatine 111 sind Steckbuchsen 501 für die Aufnahme von den Steckverbindern 121 ausgebildet. Die Steckbuchsen 501 sind auf einer dem Teilverbund 400 abgewandten Seite angeordnet. Die Kontrollplatine 111 ist über Einrastverbinder 207 mit dem Teilverbund 400 und insbesondere mit dem Isolierkörper 115 verbunden. Die Kontrollplatine weist zwei Steckbuchsen 203 auf, wobei die Kontakte der Steckbuchsen 203 auf einer dem Teilverbund 400 zugewandten Seite der Kontrollplatine 111 angeordnet sind. Ein Abschnitt der Steckbuchsen 203 ragt zusätzlich auch auf einer dem Teilverbund 400 abgewandten Seite der Kontrollplatine 111 aus der Kontrollplatine 111 hervor.
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Insbesondere sind die Kontakte der Schnittstelle 203 über eine M12-Buchse durch das Gehäuseoberteil 125 oder das Gehäuseunterteil 123 nach außen geführt.
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Eine Diagnose einer durch die Platinenanordnung 100 realisierten elektrischen Schaltung kann über die elektrische Signalleitung, welche durch die M12-Buchse bereitgestellt wird oder durch die lokale LED-Anzeige erfolgen. Die LED-Anzeige kann direkt auf der Kontrollplatine 111 auf einer dem Gehäuseoberteil 125 zugewandten Seite der Kontrollplatine 111, angeordnet sein.
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6 zeigt ein Verfahren 600 zum Herstellen der Platinenanordnung 100 mit Auflegen 601 der Abdeckplatte 113 und Verbinden der Steckverbinder 121 mit der Sicherungsplatine 101, wobei der Teilverbund 400 gebildet wird, und mit Aufstecken 603 der Kontrollplatine 111 auf den Teilverbund 400, wobei die Steckverbinder 121 mit der Kontrollplatine 111 verbunden wird und mindestens eine elektrisch leitende Verbindung zwischen Kontrollplatine 111 und Sicherungsplatine 101 gebildet wird, wobei der Teilverbund 400 mit der Kontrollplatine 111 den Teilverbund 500 bildet.
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Das Verfahren 600 kann zusätzlich durch das Einsetzen der Sicherungen 102, 103, 104 in die Sicherungsplatine 101, wobei eine elektrisch leitende Verbindung zwischen den Sicherungen 102, 103, 104 und der Sicherungsplatine 101 gebildet wird, und das Einbringen der Sicherungsplatine 101 in den Isolierkörper 115, wobei die Trennstege 117 die elektrischen Leitungen auf der Sicherungsplatine 101 elektrisch trennen, ergänzt sein.
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Die Verbindung der Sicherungsplatine 101 mit dem Isolierkörper 115, und die Verbindung der Abdeckplatte 113 mit der Sicherungsplatine 101 und die Verbindung der Abdeckplatte 113 mit der Kontrollplatine 111 können durch eine Schraubverbindung oder durch eine Einrastverbindung realisiert sein. Diese Einrastverbindung kann insbesondere durch eine elastische Klickverbindung mit Widerhaken realisiert sein.
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7 zeigt ein Verfahren 700 zum Herstellen einer geschützten Platinenanordnung 100 mit dem Teilverbund 500, dem Gehäuseunterteil 123 mit dem Anschlussblock 127 und mit dem Gehäuseoberteil 125. Das Verfahren 700 umfasst das Einsetzen 701 des Teilverbunds 500 zwischen dem Gehäuseoberteil 125 und dem Gehäuseunterteil 123, wobei der Teilverbund 500 formschlüssig in den Anschlussblock 127 greift und zwischen dem Anschlussblock 127 und der Platinenanordnung 100 eine elektrisch leitende Verbindung hergestellt wird.
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Das Gehäuseunterteil 123 und das Gehäuseoberteil 125 können dichtend miteinander verbunden sein, sodass die Platinenanordnung 100 vor der Einwirkung äußerer Einflüsse geschützt ist. So kann ein Schutz der Platinenanordnung 100 gemäß einer Schutzklasse und Schutzart realisiert sein. Insbesondere ist das Gehäuseoberteil 123, das Gehäuseunterteil 125 und die dichtende Verbindung von dem Gehäuseoberteil 123 und dem Gehäuseunterteil 125 ausgebildet die Platinenanordnung 100 gemäß der Schutzart IP67 zu schützen, sodass die Platinenanordnung 100 gegen Staub und zeitweiliges Untertauchen gedichtet ist und ein vollständiger Schutz gegen Berührung besteht.
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8 zeigt einen Teilquerschnitt der Platinenanordnung 100. Insbesondere die ebenengeschachtelte, ineinander eingesetzte Verbindung der einzelnen funktionalen Baugruppen und die Anordnung der Platinenanordnung 100 zwischen dem Gehäuseoberteil 123 und dem Gehäuseunterteil 125 ist veranschaulicht. Der Anschlussblock 127 ist formschlüssig mit den Steckkontakten 205 der Sicherungsplatine 101 verbunden. Die Platinenanordnung 100 ist durch eine Schraubverbindung 801 mit dem Gehäuseoberteil 123 verbunden.
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9 zeigt den Teilverbund 500 bestehend aus Sicherungsplatine 101, Isolierkörper 115, Abdeckplatte 113 und Kontrollplatine 111. Auf der Sicherungsplatine 101 sind die Sicherungen 102, 103, 104 gemäß der in 2 dargestellten Ausführungsform in den Sicherungsaufnahmen 201 angeordnet. Zusätzlich sind die Sicherungen 102, 103, 104 mit je einem Sicherungshalter 119 verbunden. Weiterhin sind die Sicherungshalter 119 mit Markierungen 902 versehen, welche insbesondere den Typ der Sicherungen 102, 103, 104 anzeigen. Weiterhin sind die Sicherungen 102, 103, 104 durch Markierungen 903 gekennzeichnet. Auf der Sicherungsplatine 101 ist ferner ein Moduswahlschalter 905 mit vier Schalterpositionen angeordnet. Die Steckkontakte 205 der Sicherungsplatine 101 sind durch numerische Markierungen 901 gekennzeichnet. Die Markierungen 901, 903 sind auf dem Isolierkörper 115 angebracht.
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Die gewählte Schalterposition des Moduswahlschalters 905 kann beispielsweise den Betriebsmodus oder andere Eigenschaften der durch die Platinenanordnung 100 realisierten elektrischen Schaltung bestimmen.
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Durch den Sicherungshalter 119, welcher die Sicherung 103 im Umfang zumindest teilweise umschließt kann, kann der Austausch der Sicherung 103 vereinfacht werden. Der Sicherungshalter 119 kann aus einem isolierenden Kunststoff gefertigt sein um die Sicherung vor direktem Kontakt beispielsweise durch einen Wartungsmitarbeiter oder ein Wartungswerkzeug zu schützen. So kann die Wahrscheinlichkeit einer Betriebsstörung als Folge unbeabsichtigt fließender Ströme vorteilhaft reduziert werden.
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Der Sicherungshalter 119 kann ferner für die Aufnahme eines Hebelwerkzeugs, beispielsweise eines Schraubendrehers, ausgebildet sein, wodurch das Lösen der Sicherung 103 aus der Sicherungsaufnahme 201 erleichtert werden kann.
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Die Markierungen 901, 902, 903 können bei geöffnetem Gehäuse der Platinenanordnung 100 eine Identifikation der einzelnen Sicherungen 102, 103, 104, Steckkontakte 205 und/oder der Art der Sicherungen 102, 103, 104 möglich ist.
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10 zeigt ein Verfahren 1000 zum Herstellen einer geschützten Platinenanordnung 100 mit dem Teilverbund 400, dem Gehäuseunterteil 123 mit dem Anschlussblock 127, mit dem Gehäuseoberteil 125, mit einem Knebeldrehknopf 1003 und mit einem Schalter 1007. Das Verfahren 1000 umfasst das Einbringen 1001 des Teilverbunds 400 zwischen dem Gehäuseoberteil 125 und dem Gehäuseunterteil 123, wobei der Teilverbund 400 formschlüssig in den Anschlussblock 127 greift und zwischen dem Anschlussblock 127 und der Platinenanordnung 100 eine elektrisch leitende Verbindung hergestellt wird. Weiterhin durchsetzt der Schalter 1007 einen Durchbruch in dem Gehäuseoberteil 125, sodass der Knebeldrehknopf 1003 auf eine Achse des Schalters 1007 aufgesetzt werden kann.
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In einer Ausführungsform ist die Kontrollplatine 111 verkürzt, sodass die Kontrollplatine 111 seitlich des Schalters 1007 auf die Abdeckplatte 113 aufsetzbar ist. Die Kontrollplatine 111 kann durch Schraubverbindungen mit dem Gehäuseoberteil 125 verbunden sein.
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Das Gehäuseoberteil 125 kann einen Durchbruch für die Aufnahme eines Sichtfensters 1005 aufweisen. Das Sichtfenster 1005 kann in dem Durchbruch des Gehäuseoberteils 125 angeordnet sein, sodass eine Anzeige, insbesondere eine LED-Anzeige, welche auf der Kontrollplatine 111 angeordnet sein kann, durch das Sichtfenster 1005 sichtbar ist.
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Das Gehäuse der Platinenanordnung 100 kann die Platinenanordnung 100 vor der Einwirkung äußerer Einflüsse schützen. Für industrielle Anwendungen sind entsprechende Schutzklassen und Schutzarten definiert, wobei das Gehäuse beispielsweise der Schutzart IP67 entsprechen kann, sodass die Platinenanordnung 100 in dem Gehäuse gegen Staub und zeitweiliges Untertauchen gedichtet ist und ein vollständiger Schutz gegen Berührung besteht.
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Zur Vereinfachung der Wartung der Platinenanordnung 100 kann eine automatische Trennung der stromführenden Leitungen bei der Öffnung des Gehäuses realisiert werden. Das Öffnen des Gehäuses kann dabei durch Separieren der Gehäuseunterseite 123 von der Gehäuseoberseite 125 realisiert werden. In der vorliegenden Offenbarung ist die automatische Trennung der stromführenden Leitungen bei Öffnung des Gehäuses durch die Steckkontakte 205 auf der Sicherungsplatine 101 und den Anschlussblock 127 in der Gehäuseunterseite 123 realisiert. Die Platinenanordnung 100 wird mit der Gehäuseoberseite 125 verbunden, sodass bei dem Öffnen des Gehäuses die mechanische und elektrische Verbindung zwischen den Steckkontakten 205 der Sicherungsplatine 101 und dem Anschlussblock 127 getrennt wird und kein Strom durch die, nach der Öffnung zugänglichen, elektrischen Bauteile oder elektrischen Leitungen fließt. Die Steckkontakte 205 und der Anschlussblock 127 können ummantelte oder versenkte Kontakte aufweisen, sodass auch Kontakte, an welchen im geöffneten Zustand des Gehäuses eine Spannung anliegt, bei offenem Gehäuse vor Berührung geschützt sind.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Platinenanordnung
- 101
- Sicherungsplatine
- 102
- Sicherung
- 103
- Sicherung
- 104
- Sicherung
- 105
- Durchbruch
- 111
- Kontrollplatine
- 113
- Abdeckplatte
- 115
- Isolierkörper
- 117
- Trennstege
- 119
- Sicherungshalter
- 121
- Steckverbinder
- 123
- Gehäuseunterteil
- 125
- Gehäuseoberteil
- 127
- Anschlussblock
- 200
- Teilverbund
- 201
- Sicherungsaufnahme
- 203
- Steckbuchse
- 205
- Steckkontakt
- 207
- Einrastverbinder
- 300
- Teilverbund
- 301
- Schraubverbindung
- 400
- Teilverbund
- 500
- Teilverbund
- 501
- Steckbuchse
- 600
- Verfahren
- 601
- Auflegen
- 603
- Aufstecken
- 700
- Verfahren
- 701
- Einsetzen
- 801
- Schraubverbindung
- 901
- Markierung
- 902
- Markierung
- 903
- Markierung
- 905
- Moduswahlschalter
- 1000
- Verfahren
- 1001
- Zusammensetzen
- 1003
- Knebeldrehknopf
- 1005
- Sichtfenster
- 1007
- Schalter
