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Die Erfindung betrifft eine Steckverbinderanordnung, mit einem ersten Steckverbindergehäuse, das ein Gehäuseverriegelungselement aufweist, welches sich von einer Nichtverriegelungsposition, in der das erste Steckverbindergehäuse mit einem zweiten Steckverbindergehäuse eines Gegensteckers zusammensteckbar ist, nur bei korrekt zusammengesteckten ersten Steckverbindergehäuse und zweiten Steckverbindergehäuse in eine Verriegelungsposition bringen lässt, in der das erste Steckverbindergehäuse an dem zweiten Steckverbindergehäuse verriegelt ist, und wobei ein RFID-Transponder vorgesehen ist, durch den der Verriegelungszustand aus einem Abstand ermittelbar ist.
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Seit vielen Jahren werden zur Sicherung einer korrekten Steckung eines Steckverbinders sogenannte Gehäuseverriegelungselemente, auch bekannt als CPA („Connector Position Assurance“) eingesetzt. Diese mechanischen Verriegelungen haben den Nachteil, dass ein Steck- und Verriegelungsvorgang im Allgemeinen nicht maschinenauslesbar kontrolliert und nicht automatisch protokolliert werden kann.
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Beispielsweise aus der deutschen Gebrauchsmusterschrift
DE 20 2016 008 846 U1 ist es bekannt, auf Steckverbinderteilen Codierungen aufzubringen, die durch ein Gehäuseverriegelungselement je nach Position verdeckt oder freigegeben werden. Aufgrund der räumlichen Enge im Motorraum sowie im umgebenen Fahrzeugraum ist aber ein Sichtkontakt für einen Servicetechniker oder für ein Code-Lesegerät nicht immer möglich. Dies macht den Einsatz von 2D-Codes wie z. B. einem Digital Matrix Code (DMC) als Informationsträger in vielen Fällen ungeeignet.
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Eine gattungsgemäße Steckverbinderanordnung ist aus der deutschen Patentschrift
DE 10 2017 110 123 B4 bekannt. Vorgesehen ist hier ein Identifikationselement mit einem RFID-Transponder, das in der Nichtverriegelungsposition der Gehäuseverriegelung unlösbar am Steckverbindergehäuse fixiert ist und erst dann entfernt werden kann, wenn sich die Gehäuseverriegelung in der Verriegelungsposition befindet. Bei einem am Steckverbindergehäuse nachweisbaren Identifikationselement kann somit eine noch nicht hergestellte oder unvollständige Gehäuseverriegelung vermutet werden. Bei einem separat vom Steckverbindergehäuse aufgefundenen Identifikationselement kann auf eine erfolgreiche Verriegelung der Steckverbinderteile geschlossen werden.
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Ein von den Steckverbinderteilen separierbares Identifikationselement erfüllt aber nicht die heutzutage gestellten Anforderungen an eine Rückverfolgbarkeit (engl. Traceability) einer erfolgten Steckermontage. Die lückenlose Rückverfolgbarkeit und Protokollierbarkeit von manuellen Verfahrens- und Montageschritten ist aber seit geraumer Zeit ein großes Anliegen in vielerlei Industrien, insbesondere der Automobilindustrie.
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Es stellte sich die Aufgabe, eine Steckverbinderanordnung zu schaffen, bei der der Verbindungszustand von sicherheitsrelevanten Steckverbindungen vor der Fahrzeugauslieferung an den Kunden, sowie auch in jedem Servicefall in der Werkstatt, auf besonders einfache Weise ausgelesen und protokolliert werden kann.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass am RFID-Transponder eine Primärantenne angeordnet ist, dass am ersten Steckverbindergehäuse oder am Gehäuseverriegelungselement eine Sekundärantenne angeordnet ist, und dass durch eine Verschiebung des Gehäuseverriegelungselements die relative Position und damit die Stärke der induktiven und/oder kapazitiven Kopplung zwischen der Primärantenne und der Sekundärantenne verändert wird.
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Mithilfe der RFID-Komponenten lässt sich der Verbindungszustand eines Steckverbinders, also ob dieser geöffnet oder geschlossen ist, aus der Ferne berührungslos und ohne Sichtkontakt auslesen.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn der RFID-Transponder einen beschreibbaren nichtflüchtigen Speicher enthält oder mit einem beschreibbaren nichtflüchtigen Speicher verbunden ist. Hierdurch ist es möglich, den Verbindungszustand einer Verbindung nicht nur auszulesen, sondern auch im Servicefall eine korrekte Verbindung mittels RFID lokal auf dem Steckverbinder zu dokumentieren. Dort wird dann zum Beispiel „Service 16.05.22 OK“ gespeichert. Diese Beschreibbarkeit und damit dezentrale Protokollierbarkeit kann durch kein Etikett und keinen Barcode geleistet werden.
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Nachfolgend soll die Erfindung anhand der Zeichnung dargestellt und näher erläutert werden. Es zeigen in jeweils einer Prinzipdarstellung die
- 1 eine erste Ausführung der Steckverbinderanordnung im nicht gesteckten Zustand;
- 2 die erste Ausführung der Steckverbinderanordnung im gesteckten und verriegelten Zustand,
- 3 eine zweite Ausführung der Steckverbinderanordnung im nicht gesteckten Zustand,
- 4 die zweite Ausführung der Steckverbinderanordnung im gesteckten und verriegelten Zustand.
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Die Zeichnung beschreibt schematisch vereinfacht eine erfindungsgemäße Steckverbinderanordnung. Diese ist in den dargestellten Skizzen auf wesentliche Merkmale, welche die Erfindung charakterisieren, reduziert.
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Die Steckverbinderanordnung besteht aus einem ersten Steckverbindergehäuse 1 und einem zweiten Steckverbindergehäuse 2. Bei einem Steckvorgang wird das zweite Steckverbindergehäuse 2 in das erste Steckverbindergehäuse 1 eingeführt. Das erste Steckverbindergehäuse 1 und das zweite Steckverbindergehäuse 2 sind in den 1 und 3 im ungesteckten und in den 2 und 4 im zusammengesteckten Zustand dargestellt.
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Durch das Zusammenstecken werden, hier nicht dargestellte, steckerartige und buchsenartige elektrische Kontaktelemente zusammengefügt und mechanisch und elektrisch miteinander verbunden. Dabei ist es für die nachfolgenden Erläuterungen unerheblich, welches der beiden Steckverbindergehäuse 1, 2 welche Art von elektrischen Kontaktelementen trägt.
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Zur mechanischen Sicherung der Steckverbindung ist am ersten Steckverbindergehäuse 1 ein Gehäuseverriegelungselement 6 vorgesehen. Das Gehäuseverriegelungselement 6 lässt sich nur im vollständig gesteckten Zustand beider Steckverbindergehäuse 1, 2 in seine Endposition bringen und wird ansonsten mechanisch blockiert. Das Überführen des Gehäuseverriegelungselements 6 in seine Endposition wird im Folgenden auch als Schließen des Gehäuseverriegelungselements 6 bezeichnet. Die Steckverbindung kann bei geschlossenem Gehäuseverriegelungselement 6, dargestellt in den 2 und 4, nicht getrennt werden. Es dient somit zur mechanischen Sicherung der Verbindung beider Steckverbindergehäuse 1, 2.
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Am ersten Steckverbindergehäuse 1 und am Gehäuseverriegelungselement 6 sind Mittel angeordnet, die eine automatische Erkennung der Position des Gehäuseverriegelungselements 6 relativ zum ersten Steckverbindergehäuse 1 aus einer Entfernung von bis zu mehreren Metern ermöglicht. Zu diesen Mitteln gehört ein RFID-Transponder 7 am Gehäuseverriegelungselement 6 und eine Sekundärantenne 5, 5' am Steckverbindergehäuse 1.
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Hier nicht dargestellt ist alternativ auch eine kinematisch umgekehrte Anordnung, also mit einem RFID-Transponder am Steckverbindergehäuse und mit der Sekundärantenne am Gehäuseverriegelungselement möglich, ohne dass dieses das nachfolgend beschriebene Funktionsprinzip ändern würde.
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Die Erkennung der Position des Gehäuseverriegelungselements 6 wird dazu genutzt, den Steckzustand des elektrischen Steckverbinders eindeutig zu bestimmen, da nur zwei unterscheidbare Zustände mechanisch möglich sind. Im ersten Zustand ist das Gehäuseverriegelungselement 6 offen; dieses entspricht einer nicht oder nicht vollständig hergestellten Steckverbindung. Im zweiten Zustand ist das Gehäuseverriegelungselement 6 geschlossen; dieser Zustand entspricht einer vollständig hergestellten Steckverbindung. Die Kenntnis der Position des Gehäuseverriegelungselements 6 kann somit als gleichwertig mit der Kenntnis des Steckzustands der Steckverbindung verstanden werden.
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Der RFID-Transponder 7 weist, neben gegebenenfalls vorhandenen weiteren elektronischen Komponenten, einen Mikrochip 3 und eine Primärantenne 4 auf. Die Primärantenne 4 ermöglicht eine Sendereichweite, die nur in der Größenordnung weniger Millimeter liegt. Vorzugsweise kann die Primärantenne 4 als eine auf einem Mikrochip 3 angeordnete Onboard-Antenne ausgeführt sein. Zudem ist ein beschreibbarer nichtflüchtiger digitaler Speicher 8 vorgesehen, der entweder Teil des Mikrochips 3 ist oder zumindest mit dem Mikrochip 3 elektrisch verbunden ist.
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Um den Steckzustand auch aus der Ferne maschinell protokollierbar auslesen zu können, befindet sich auf dem ersten Steckverbindergehäuse 1 eine Sekundärantenne 5, 5', welche die Funktion einer Verstärkungsantenne hat.
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Durch Betätigung des Gehäuseverriegelungselements 6 wird die Primärantenne 4 räumlich unter oder alternativ auch über die Sekundärantenne 5, 5' geschoben. Hierdurch erfolgt eine verstärkte induktive/kapazitive Kopplung beider Antennen 4, 5 bzw. 5' welche zur Folge hat, dass sich die Sendereichweite des Signals des Mikrochips 3 von wenigen Millimeter auf einen Wert in der Größenordnung mehrerer Dezimeter oder sogar einiger Meter erhöht. Ein physischer, stoffschlüssiger oder galvanischer Kontakt ist dabei nicht notwendig.
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Die Erfassung des Zustands der Steckverbindung erfolgt berührungslos mittels eines hier nicht dargestellten RFID-Lesegeräts. Bei einer Verschiebung des Gehäuseverriegelungselerrients 6 entsteht durch die veränderte relative Position beider Antennen 4, 5 bzw. 5' zueinander ein verändertes Ausgangsignal. Das für die Positionserfassung des Gehäuseverriegelungselements 6 notwendige Signal zur Auslesung ist danach entweder lesbar oder aufgrund der ohne Sekundärantenne 5, 5' nun unzureichenden Sendereichweite der Primärantenne 4 des RFID-Transponders 7, durch das RFID-Lesegerät nicht mehr lesbar.
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Prinzipbedingt sind dabei zwei verschiedene Umsetzungsszenarien möglich. In einer ersten Ausführung, abgebildet in den 1 und 2, wird ein Signal auslesbar, sobald das Gehäuseverriegelungselement 6 geschlossen (2) wurde.
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Eine Umkehrung des Prinzips zeigen die 3 und 4 anhand einer zweiten Ausführung. Hier ist ein Signal durch das RFID-Lesegerät nur dann empfangbar, wenn das Gehäuseverriegelungselement 6 geöffnet ist, da nur in dieser Position die Primärantenne 4 und die Sekundärantenne 5' einander räumlich angenähert sind. Ist das Gehäuseverriegelungselement 6 geschlossen, wie in der 4 dargestellt, so ist das Signal im angestrebten Reichweitenbereich nicht mehr lesbar.
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In beiden dargestellten Ausführungen weist der RFID-Transponder 7 einen beschreibbaren nichtflüchtigen Speicher 8 auf oder ist zumindest elektrisch mit einem beschreibbaren nichtflüchtigen Speicher 8 verbunden. Die in dem nichtflüchtigen Speicher 8 enthaltenen Informationen können durch das RFID-Lesegerät ausgelesen werden.
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Zusätzlich kann auch vorgesehen sein, dass der RFID-Transponder 7 bei einem Lesevorgang durch das RFID-Lesegerät auch Informationen in den nichtflüchtigen Speicher 8 einschreibt. Hierzu gehören insbesondere auch Informationen, die der RFID-Transponder 7 von dem RFID-Lesegerät erhält, wie beispielsweise das aktuelle Tagesdatum.
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Bezugszeichen
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- 1
- erstes Steckverbindergehäuse
- 2
- zweites Steckverbindergehäuse
- 3
- Mikrochip
- 4
- Primärantenne
- 5, 5'
- Sekundärantenne
- 6
- Gehäuseverriegelungselement
- 7
- RFID-Transponder
- 8
- nichtflüchtiger Speicher
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 202016008846 U1 [0003]
- DE 102017110123 B4 [0004]
