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Die Erfindung bezieht sich auf eine Steckverbindung für die Daten- und Energieübertragung zwischen einer Basis und einem kabelgebundenen Notruftaster, aufweisend einen Sockel an der Basis und einen Kopf am Ende des zum Not¬ruftaster führenden Notrufkabels, wobei der Kopf magne¬tisch am Sockel gehalten ist.
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Kabelgebundene Notruftaster werden z. B. in Kranken- und Pflegehäusern benötigt, damit sich die kranken bzw. zu pflegenden Per¬sonen auch dann, wenn sie bettlägerig sind, bei den Aufsichtspersonen durch eine Betätigung des Not¬ruftasters melden können. Diese Notruftaster, die früher eine birnenförmige Form hatten, werden daher manchmal auch als Birntaster bezeichnet. Neuere Notruf¬taster be¬sitzen neben einem Auslöseknopf aber auch noch Rückmelde¬einrichtungen, um z. B. der rufenden Person an¬zeigen zu können, dass Hilfe naht.
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Die Notruftaster werden über ein Kabel an die Basis ange¬schlossen, die sich in der Regel in einer Wandschiene über dem Bett befindet. Der Anschluss erfolgt dabei mit¬tels ei¬ner aus einem Stecker und einer Buchse bestehenden Steck¬verbindung, bei der der Stecker mechanisch in der Buchse gehalten wird. Der Notruftaster selbst befindet sich dann im Bett bei der bettlägerigen Person. Dabei be¬steht das Problem, dass Personen, die sich häufig im Schlaf wälzen, an dem Kabel ziehen, wodurch der Stecker bestenfalls aus der Buchse gezogen, aber auch häufig be¬schädigt wird, wenn der Zug nicht in Einsteck¬richtung ausgeübt wird. Es besteht daher das Bedürfnis, eine hin¬reichend feste Steckverbindung zu schaffen, bei der sich der Ste¬cker auf Zug aus der Basis lösen kann, ohne dass es zu Beschädi¬gungen der Steckverbindungen kommt.
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Es wurde daher schon eine Steckverbindung nach dem Ober¬begriff des Anspruches 1 vorgeschlagen, die keine aus ei¬nem Stecker und einer Buchse bestehende Steckverbindung aufweist, sondern eine magnetische Halterung, bei der entgegengesetzte Pole von Magneten in Kontakt ge¬bracht werden, wobei die Magnete zusätzlich der Stromleitung dienen. Eine solche Steckverbindung hat aber den Nach¬teil, dass die Stirnseiten der stromführenden Pole der Mag¬nete frei liegen müssen. Daher ist es notwendig, in der Stromzuführung zur Basis Sicherungen einzubauen, die ei¬nen Stromschlag verhindern.
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Die Magnetpole liegen leicht vertieft in dem Sockel, da¬mit die Magnetpole des Kopfes exakt auf den jeweils kor¬respondierenden Magnetpol im So¬ckel aufgesetzt werden können. In einer solchen Vertie¬fung kann sich bei unsach¬gemäßer Reinigung leicht eine Schmutzschicht aus¬bilden, die einen stromleitenden Kon¬takt zwischen den Magnetpolen unterbricht. Zwar lässt sich die Verbindung lösen, ohne dass sie beschädigt wird. Da aber Sockel und Kopf eine fixe Position zueinander einnehmen, wird es relativ häu¬fig zu einem unbeabsichtigten Lö¬sen kommen, sobald ein Zug in irgendeine seitliche Rich¬tung wirkt.
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Die Erfindung beruht daher insbesondere auf der Aufgabe, eine Steck¬verbindung zu schaffen, die insbesondere gegen¬über einem Zug am Kabel unempfindlich ist, sich aber, wenn sie gelöst wird, beschädigungsfrei löst, und die keine freiliegenden Kon¬takte aufweist.
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Zur Lösung der Aufgabe sieht die Erfindung vor, dass der Kopf um eine Drehachse drehbar am Sockel gehalten ist und dass im Sockel und im Kopf korrespondierende Mittel für eine kontaktlose Daten- und Energieübertragung vorhanden sind.
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Eine solche Ausgestaltung hat den Vorteil, dass der Kopf sich bei einem tangentialen Zug am Kabel lediglich auf dem Sockel dreht und sich dabei in Zugrichtung ausrich¬tet, sich nicht aber von diesem löst. Ein unbeabsich¬tig¬tes Lösen wird daher seltener vorkommen. Bei einem Zug mehr in Richtung der Drehachse kann aber die Magnetkraft überwun¬den werden, so dass sich der Kopf beschädigungs¬frei vom Sockel lösen lässt. Da die Daten- und Energie¬übertragung kontakt¬los erfolgt, liegen auch keine strom¬führen¬den Kontakte offen, sodass gesonderte Sicherungen nicht notwendig sind.
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Sockel und Kopf können besonders leicht gereinigt werden, wenn die Mittel zur Daten- und Energieübertragung gekap¬selt ausgeführt sind, also nicht mit einem Reinigungsmit¬teln in Verbindung kommen.
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Eine besonders einfache und leicht zu installierende Da¬ten- und Energieübertragung ergibt sich, wenn zwei Luft¬spulen vorgesehen werden, die konzentrisch zur Drehachse angeordnet sind. Typischerweise werden zur Daten- und Energieübertragung Spulen mit einem Ferritkern vor- gese¬hen. Dies ist bei der vorliegenden Erfindung nicht mög¬lich, da die gleichzeitig vorhandenen Magnete den Ferrit¬kern sättigen würden, sodass jedenfalls keine Datenüber¬tragung möglich wäre.
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Um eine Drehung von Kopf und Sockel zu ermöglichen, ist vorgesehen, dass einer der Komponenten, nämlich Sockel oder Kopf, einen vorstehenden Kegel und die jeweils an¬dere Komponente eine konturgleiche Vertiefung aufweist.
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Vorzugsweise besitzt der Sockel den Kegel und der Kopf die konturgleiche Vertiefung. Der Kegel ist vorzugsweise ein Kegelstumpf.
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Im Gegensatz zu einem Zylinder und einer zylinderförmigen Vertiefung lässt sich der Kopf leicht auf den Sockel auf¬stecken, ohne dass zuvor eine genaue koaxiale Ausrichtung von Kopf zum Sockel nötig wäre. Vielmehr reicht es aus, dass der Kopf mit seiner Vertiefung über dem Kegelstumpf gehal¬ten wird, wobei sich die Kegelstumpffläche lediglich an irgendei¬ner Stelle des Mündungsquerschnitts der Ver¬tiefung befinden braucht. Eine Zentrierung findet statt, sobald der Kopf von der Magnetkraft auf den Kegelstumpf gezogen wird.
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Vorzugsweise ist die eine Luftspule um den Fuß des Kegels und die andere Luftspule um die Mündung der Vertie¬fung herum angeordnet. Wenn der Kopf auf den Sockel auf¬ge¬steckt ist, liegen dadurch die beiden Luftspulen nahe beieinander, so dass die gegenseitige Induktion maximal ist und keiner Störung unterliegt.
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Vorzugweise weist der Sockel einen primären Magneten auf, wobei unterhalb des Bodens der Vertiefung ein sekundärer Magnet angeordnet ist, so dass entgegengesetzte Magnet¬pole ei¬nander zugewandt sind. Da die Kegelstumpffläche des Kegel¬stumpfes und die Bodenfläche der Vertiefung nahe beiei¬nander liegen, sind sich auch die beiden Magnetpole sehr nah, die nämlich jeweils unmittelbar hinter der Ke-gelstumpffläche bzw. der Bodenfläche enden.
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Um zu verhindern, dass die korrespondierenden Flächen von Sockel und Kopf flächig und reibschlüssig aufeinander liegen, was eine Drehung des Kopfes auf dem Sockel er¬schweren würde, sieht die Erfindung weiterhin vor, dass um den Fuß des Sockels und der Mündung der Vertiefung plane sich gegenüberliegende Ringflächen verlaufen, wobei an einer der Ringflächen wenigstens drei Gleiterhebungen ausgebil¬det sind.
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Vorzugsweise werden die Gleiterhebungen auf der Ringflä¬che des Sockels ausgebildet. Es handelt sich dabei um ka¬lottenförmige Erhebungen, wobei drei um jeweils 120° ver¬setzt auf einem Kreis um den Kegelstumpf herum ange¬ordnet sind.
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Für den Betrieb der Notrufanlage ist es auch wichtig, dass das Personal feststellen kann, ob die Steckverbin¬dung noch existiert oder unterbrochen worden ist. Daher sieht die Erfindung vor, dass Detektionsmittel vorhanden sind, die so ausgebildet sind, das mit ihnen der Zustand der Steckverbindung feststellbar ist. Sollte sich die Verbindung gelöst haben und somit keine Daten- und Ener¬gieübertragung mehr möglich sein, wird dies dem Personal in einer Zentrale angezeigt, so dass die notwendigen Schritte unternommen werden können, um die Steckverbin¬dung wieder herzustellen.
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Wenn der Notruftaster nicht in Betrieb genommen werden soll, weil die bettlägerige Person keinen kabelgebundenen Notruftaster benötigt, kann die Stromversorgung der Luft¬spule im Sockel abgeschaltet werden, wenn sich der Kopf nicht auf dem Sockel befindet. Auch wenn der für jede einzelne Steckverbindung eingesetzte Strom gering ist, so kann doch bei einem Vielbettenhaus eine durchaus bemerk¬bare Stromeinsparung erzielt werden.
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Eine mögliche Lösung, um diese Detektionsmittel darzustellen, besteht darin, dass diese einen magnetfeldemp¬findlichen Sensor aufweisen. Das Magnetfeld zweier gekop¬pelter Magnete ist nämlich ein anderes als das eines Ein¬zelmagneten.
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Im Folgenden soll anhand eines Ausführungsbeispiels die Erfindung näher erläutert werden. Dazu zeigen:
- 1 eine perspektivische Explosionsdarstellung von einer aus einem Sockel, einem Rahmen und einer Leiterplatte bestehenden Basis sowie von einem aus einem Unterteil und Oberteil bestehenden Kopf,
- 2 eine perspektivische Darstellung eines auf der Basis aufgesetzten Kopfes und
- 3 einen Querschnitt durch Sockel und Kopf.
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Im Folgenden wird zunächst auf die 1 Bezug genommen.
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Die Steckverbindung besteht aus einer Basis 1 und einem Kopf 2, der - was hier nicht näher dargestellt ist - über ein Kabel 12 (siehe 3) mit einem Notruftaster ver¬bunden ist, bei des¬sen Betätigung ein Hilfesignal an eine Zentrale geschickt wird.
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Die Basis 1 besteht aus einem Rahmen 3, einem Sockel 4 und einer dazwischen angeordneten Leiterplatte 5.
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Der Rahmen 3 wird z. B. in eine Wandschiene eingesetzt, die in Form eines Kabelschachtes Kabel für die Energieund Signalleitung enthält. Der Rahmen 3 besitzt einen nach innen ragenden Aufnah¬meflansch 6, auf den der Sockel 4 aufgesetzt und dabei in den Rahmen 6 eingeclipst wird.
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Der Sockel 4 besitzt eine im Wesentlichen plane Oberflä¬che, aus der ein Kegelstumpf 7 hervorragt. Um den Kegel¬stumpf herum befinden sich drei kalottenförmige Erhebun¬gen 8, die einen Abstand von jeweils 120° aufweisen. In dem Sockel befinden sich weiterhin Tastflächen 9, 10 für einen ersten und einen zweiten Basistaster, die anstelle des Nottasters genutzt werden können, um ein Hilfesignal an die Zentrale zu senden.
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Innerhalb des Sockels 4 befindet sich die Leiterplatte 5, auf der die von den Tastflächen 9, 10 betätigbaren Micro¬taster sowie ein Hallsensor 11 angeordnet sind, des¬sen Funk¬tion weiter unten näher erläutert werden wird.
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Der Kopf 2 besteht aus einem Unterteil 15 und einem Ober¬teil 16. Das Unterteil besitzt im Wesentlichen eine Kreisform mit einem seitlichen Ansatz zur Kabelführung und ist an seiner Unterseite plan. Auf der Oberseite be¬findet sich ein Schacht 17, der von Rippen 18 umgeben ist. Auf dem Ansatz befindet sich eine Kabelklemme 19.
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Das Oberteil 16 ist eine Kappe 20 mit einem Griff 21, der so geformt ist, dass er zwischen Daumen und Zeige-finger gehalten werden kann, um den Kopf 2 vom Sockel 4 zu ent¬fernen. Das Unterteil 15 ist in die offene Seite der Kappe 20 eingesetzt, so dass die Kappe 20 den Schacht 17 schließt sowie die Kabelklemme 19 überdeckt.
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Die 2 zeigt eine zusammengesetzte Basis 1, auf die ein zusammengesetzter Kopf 2 aufgesetzt ist. Die ersten und zweiten Tastflächen 9, 10 sind so an-geordnet, dass sie sich seitlich des Kopfes 2 befinden.
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Die Funktionsweise der Steckverbindung lässt sich an Hand des Schnittes der 3 erläutern. In der Unterseite des Unterteils 15 ist eine Vertiefung 25 aus¬geformt, deren Form der Außenkontur des Kegelstumpfes 7 entspricht. Der Schacht 17 im Kopf 2 liegt in der Achse der Vertie¬fung 25 bzw. des Kegelstumpfes 7 und nimmt einen sekundären Stab-magneten 26 auf, so dass z. B. dessen Nordpol zum Boden des Schachtes 17 weist und oberhalb des Bodens der Ver¬tiefung 25 liegt. Um die Vertiefung herum befindet sich in einer zur Kappe 20 hin offene umlaufenden Nut im Boden des Un¬terteils eine Sekundärspule 27. Dabei ist der Boden der Nut dünn gegenüber der Dicke des Bodens des Unter¬teils. In der 3 ist auch zu erkennen, dass das Un¬terteil mit dem Oberteil verschraubt ist (Schraube 28) .
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Wie schon erläutert, besitzt der Sockel 4 ebenfalls eine plane Oberfläche, aus der der Kegelstumpf 7 hervorsteht. Auch dieser Kegelstumpf 7 weist einen Schacht 30 auf, der koaxial zum Kegelstumpf 7 ausgerichtet ist und in dem sich ein primärer Magnet 31 befindet, dessen Südpol zur Kegelstumpffläche des Kegelstump¬fes weist (Nord- und Süd¬pol der beiden Magneten können natürlich auch vertauscht sein). Die Böden der beiden Schächte 17, 30 sind relativ dünn, so dass die Pole nahe beieinanderliegen und eine große magneti¬sche Haltekraft erzeugt wird, sobald der Kopf 2 - wie in 3 gezeigt - auf dem Sockel 4 auf¬sitzt.
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In dem Sockel 4 befindet sich um den Kegelstumpf 7 herum in einer zur Basis hin offenen umlaufenden Nut eine Pri¬mär¬spule 32, die den gleichen Durchmesser besitzt wie die Sekundärspule 27, und die, da sie die gleiche Achse auf¬weisen, genau gegenüber liegen.
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Auch der Boden der die Primärspule 32 aufnehmenden Nut ist dünn, so dass die beiden Spulen 27, 32 nah beieinan¬der liegen.
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Der Hallsensor 11 befindet sich auf der Lei¬terplatte 5 und ist exzentrisch zur Achse der beiden Mag¬nete 26, 31 angeord¬net. Mit seiner Hilfe kann ein Unter¬schied in der Magnetfeldstärke festgestellt werden, je nachdem, ob die beiden Magnete zusammengesetzt sind oder nicht.
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Die gegenüberliegenden Flächen des Unterteils des Kopfes 2 und des Sockels 4 liegen nicht plan aufeinander, viel¬mehr sorgen die kalottenförmigen Erhebungen 8 (siehe 1) auf dem Sockel dafür, dass die Unterseite des Kop¬fes auf diesen auf¬liegt, so dass nur ein punktförmiger Kontakt besteht, der ein leichtes Gleiten ermöglicht.
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Der in die Vertiefung 25 eintauchende Sockel 4 dient als Drehzapfen, d. h. der Kopf 2 kann um diesen Drehzapfen leicht gedreht werden, wobei die Primär- und Sekundär¬spule 27, 32 koa¬xial zu der Drehachse des Drehzapfens ausgerichtet bleiben und sich ihre relative Zuordnung nicht ändert.
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Der Anstiegswinkel der Flanke des Konus bzw. der der Flanke der Vertiefung wird so gewählt, dass einerseits der Kopf 2 zunächst durchaus leicht exzentrisch auf den Sockel 4 aufgesetzt werden kann, wobei der Kopf 2 auf dem Sockel 4 zentriert wird, wenn dieser durch die Magnet¬kraft gegen den Sockel gezogen wird. Die initiale Aus¬richtung des Kopfes braucht dabei nur so genau sein wie die Differenz zwischen dem Fuß- und dem Kopfdurch¬messer des Kegelstumpfes.
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Auf der anderen Seite ist der Widerstand gegen ein seit¬liches Abziehen des Kopfes am größten, wenn die Flanken möglichst steil sind. Ein Winkel von ca. 30° zu einer Senkrechten hat sich bewährt. Die Gefahr, dass der Kopf 2 durch einen tangentialen Zug auf das Kabel 12 vom Sockel 4 ge¬rissen wird, ist gering, da diesem Zug durch eine Drehung des Kopfes entgegengewirkt wird. Ein radialer Zug auf das Kabel wird durch den in der Vertiefung 25 liegen¬den Kegelstumpf verhindert. Ein axialer Zug wird durch die Magnetkräfte gehalten.
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Da die relative Lage der Spulen 27, 32 sich bei einer Drehung des Kopfes auf dem Sockel nicht ändert, können sie ge¬nutzt werden, um elektrische Energie zu über-tragen. Eine solche induktive und damit kontaktlose Ener¬gieüber¬tragung wird z. B. gewählt, um die Akkus elektri¬scher Zahnbürsten oder sogenannter Smartphones kontaktlos laden zu können.
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Sie dienen aber gleichzeitig auch der Datenübertragung. Dazu wird dem Grundstrom, der für die Energieversorgung benötigt wird, ein Signal aufmoduliert. Die Datenübertra¬gung erfolgt zum Notruftaster durch eine sogenannte Amplitudenumtastung. Gemäß einer die zu übertragende Da¬ten beinhaltenden Bit-Abfolge wird dem Grundstrom eine Frequenz überlagert. Für den umgekehrten Weg kann eine Methode benutzt werden, bei der die Sekundärspule kurz-zeitig kurzgeschlossen wird. Dies führt zu einem kurzzei¬tigen Stromanstieg in der Primärspule, der detektiert werden kann und als Daten-Sig¬nal gewertet werden kann.
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Der Hallsensor 11 hat zwei Funktionen. Mit seiner Hilfe kann nämlich festgestellt werden, ob sich ein Kopf auf dem Sockel befindet und damit eine elektri-sche Verbindung besteht. Diese Information kann einerseits dazu ge¬nutzt werden, um an das Personal eine Warnmeldung auszu¬geben, damit der Kopf wieder aufgesteckt werden kann. Sie kann aber auch dazu dienen, die Stromversorgung der Spu¬len abzuschalten, wenn diese nicht genutzt werden, weil die bettlägerige Person keinen kabelgebundenen Notruftas¬ter benötigt, sondern lediglich die Basistaster betätigen möchte, die an der Basis vorhanden sind.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Basis
- 2
- Kopf
- 3
- Rahmen
- 4
- Sockel
- 5
- Leiterplatte
- 6
- Aufnahmeflansch
- 7
- Kegelstumpf
- 8
- kalottenförmige Erhebungen
- 9
- Tastflächen
- 10
- Tastflächen
- 11
- Hallsensor
- 12
- Kabel
- 15
- Unterteil
- 16
- Oberteil
- 17
- Schacht
- 18
- Rippen
- 19
- Kabelklemme
- 20
- Kappe
- 21
- Griff
- 25
- Vertiefung
- 26
- sekundäre Stabmagnet
- 27
- Sekundärspule
- 28
- Schraube
- 30
- Schacht
- 31
- primärer Stabmagnet
- 32
- Primärspule
