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Die Erfindung geht aus von einem Steckverbindersystem nach der Gattung des unabhängigen Anspruchs 1.
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Derartige Steckverbindersysteme weisen üblicherweise zumindest einen Anbausteckverbinder und einen Gegensteckverbinder sowie ein RFID („Radio Frequency Identification“) -System auf und können unter anderem zur Identifikation des Gegensteckverbinders durch den Anbausteckverbinder genutzt werden. Dadurch ist weiterhin auch ein Monitoring einer an den Gegensteckverbinder kabelanschlussseitig angeschlossenen Einrichtung durch den Anbausteckverbinder oder durch ein elektrisches Gerät, an das der Anbausteckverbinder angebaut ist, möglich. Insbesondere kann dadurch eine sogenannte „Zugangskontrolle“ erfolgen, d.h. nur zugelassene Einrichtungen können mit ihren Gegensteckverbindern an dafür vorgesehenen Anbausteckverbindern - und damit an deren jeweiligen elektrischen Geräten - betrieben werden. Insbesondere können diese Steckverbindersysteme hochstromfähig sein. Unter dem Begriff „hochstromfähig“ ist dabei zu verstehen, dass die Anbausteckverbinder und Gegensteckverbinder für Stromstärken von mehr als 16 A („Ampere“), z.B. mindestens 24 A, insbesondere mindestens 32 A, bevorzugt mindestens 48 A und mehr, z.B. für 56 A und mehr ausgelegt sind.
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Stand der Technik
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Im Stand der Technik sind, beispielsweise aus Druckschrift
DE 10 2015 009 361 A1 , intelligente Steckdosen, auch „smart socket“ genannt, bekannt. Diese intelligenten Steckdosen werden üblicherweise zwischen einem elektrischen Versorgungsnetz, vorzugsweise einem 220V Wechselspannungsnetz, und einem elektrischen Gerät, dessen Anbausteckverbinder mit dem Steckdosentopf des Zwischensteckers verbunden ist, verwendet.
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Dazu offenbart diese Druckschrift weiterhin, dass der Stecker des in den Steckdoseneinsatz einzusteckenden elektrischen Gerätes mit einem Funketikett ausgestattet ist, auf dem Daten betreffend den Gerätetyp des mit der intelligenten Steckdose zu verbindenden elektrischen Gerätes gespeichert sind. Bei dem Funketikett kann es sich um einen RFID-Transponder oder NFC -Transponder handeln.
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Weiterhin wird offenbart, dass die intelligente Steckdose mit einem Lesegerät versehen ist, welches die Kommunikation zwischen dem Funketikett und dem Lesegerät bei eingestecktem Stecker dahingehend ermöglicht, dass das Lesegerät ein Signal mit aufmodellierten Daten bezüglich dem Gerätetyp des in die Steckdose eingestecktem elektrischen Gerätes von dessen Funketikett kontaktlos erfasst und zu einer entfernten Datenverarbeitungseinrichtung überträgt.
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Nachteilig im bekannten Stand der Technik ist, dass es keine ausreichend unaufwändige Lösung gibt, derartige RFID-Systeme, insbesondere NFC-Systeme, in im Markt bereits existierende Steckverbindersysteme zu integrieren. Insbesondere besteht im Bereich hochstromfähiger Industriesteckverbinder ein hoher Bedarf an einer einfachen und preisgünstigen Lösung zur Integration eines solchen RFID-Systems in den jeweiligen Anbausteckverbinder. Unter dem Begriff „hochstromfähig“ ist dabei zu verstehen, dass die Anbausteckverbinder für Stromstärken von mehr als 16 A („Ampere“), z.B. mindestens 24 A, insbesondere mindestens 32 A, bevorzugt mindestens 48 A und mehr, z.B. für 56 A und mehr ausgelegt sind.
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Aufgabenstellung
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Bauform für ein Steckverbindersystem, aufweisend einen Anbausteckverbinder und einen Gegensteckverbinder, anzugeben, welches ein unaufwändig darin integriertes RFID („Radio Frequency Identification“) -System aufweist. Dabei soll die Bauform für das RFID-System eine zuverlässige Datenübertragung zwischen einem RFID-Reader des Anbausteckverbinders und einem RFID-Transponder des Gegensteckverbinders gewährleisten. Insbesondere soll die Bauform ein Übersprechen des vorgenannten RFID-Systems auf weitere RFID-Systeme benachbarter und im Aufbau vergleichbarerer Steckverbindersysteme möglichst wirkungsvoll verhindern.
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Die Aufgabe wird durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst.
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Das Steckverbindersystem besitzt einen Anbausteckverbinder und einen Gegensteckverbinder. Der Anbausteckverbinder besitzt ein Anbaugehäuse, mit dem er an einem Wanddurchbruch einer Gehäusewand eines Gerätegehäuses eines elektrischen Gerätes angebracht werden kann. Der Anbausteckverbinder besitzt weiterhin einen Kontaktträger sowie zumindest einen im Kontaktträger aufgenommenen Steckkontakt, welcher anschlussseitig mit einem elektrischen Leiter eines Gerätekabels des elektrischen Gerätes elektrisch leitend verbindbar ist. Der Gegensteckverbinder besitzt ein Tüllengehäuse, an dem anschlussseitig ein weiteres elektrisches Kabel fixierbar ist. Der Gegensteckverbinder besitzt einen Gegenkontaktträger sowie mindestens einen darin aufgenommenen Gegenkontakt zum steckseitig elektrisch leitenden Verbinden mit dem besagten Steckkontakt des Anbausteckverbinders. Der Gegenkontakt ist anschlussseitig elektrisch leitend mit einem weiteren elektrischen Leiter des weiteren elektrischen Kabels elektrisch leitend verbindbar.
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Das Steckverbindersystem besitzt ein RFID („Radio Frequency Identification“) -System, insbesondere handelt es sich dabei um ein NFC („Near Field Communication“) -System. Das RFID-System besitzt einen RFID-Transponder, bei dem es sich bevorzugt um einen NFC („Near Field Communication“) -Transponder handelt. Der RFID-Transponder besitzt einen Transpondermikrochip und eine damit elektrisch leitend verbundene Transponderantenne. Weiterhin besitzt das RFID-System einen RFID-Reader, bei dem es sich bevorzugt um einen NFC-Reader handelt, und der einen Readermikrochip, sowie eine elektrisch leitend mit dem Readermikrochip verbundene Readerantenne, aufweist.
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In oder an dem Gegensteckverbinder, insbesondere in oder an dem Tüllengehäuse oder dem Kontaktträger des Gegensteckverbinders, ist der Transpondermikrochip angebracht. Weiterhin ist in oder an dem Gegensteckverbinder, insbesondere in oder an dem Anbaugehäuse des Gegensteckverbinders, die elektrisch leitend mit dem Transpondermikrochipverbundene Transponderantenne angebracht.
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Weiterhin ist in oder an dem Anbausteckverbinder, insbesondere in oder an dem Anbaugehäuse des Anbausteckverbinders, die elektrisch leitend mit dem RFID-Reader verbundene Readerantenne in Form einer umlaufenden Spule angebracht.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der folgenden Beschreibung angegeben.
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Von besonderem Vorteil ist es, dass sich ein solches RFID-System in ein bereits existierendes hochstromfähiges Steckverbindersystem integrieren lässt. Unter dem Begriff „hochstromfähig“ ist dabei zu verstehen, dass das Steckverbindersystem zur Übertragung von Stromstärken von mehr als 16 A („Ampere“), z.B. mindestens 24 A, insbesondere mindestens 32 A, bevorzugt mindestens 48 A und mehr, z.B. für 56 A und mehr ausgelegt sind.
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Ein besonderer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass auch vergleichsweise kleine Anbaugehäuse mit Durchmessern von weniger als 5 cm, bevorzugt weniger als 4 cm, insbesondere sogar weniger als 3,5 cm, beispielsweise 3 cm und sogar noch weniger Verwendung finden können.
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Besonders vorteilhaft ist es weiterhin, dass bestehende Steckverbindersysteme mit einem solchen RFID-System nachgerüstet werden können, beispielsweise dadurch, dass die Readerantenne als Inlay ausgeführt ist, z.B. in Form einer flexiblen Leiterplatte, auf welche die Spule in Form einer Leiterbahn aufgebracht ist.
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Vorteilhafterweise ist es möglich, die zusätzlich RFID / NFC-Funktionalität in verschiedene bereits existierende Steckverbindersysteme einzubringen, indem die Abmessungen der Readerantenne sich den Abmessungen des jeweiligen Anbausteckverbinders anpassen.
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Von besonderem Vorteil ist es dabei, dass die positiven Eigenschaften des jeweiligen Steckverbindersystems erhalten bleiben, z.B. sein Dichtkonzept und damit seine Dichtheit gegen Umwelteinflüsse wie Staub, Schmutz und Feuchtigkeit.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung besitzt die Readerantenne eine Spulenachse, die in Steckrichtung ausgerichtet ist.
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In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist sowohl die Transponderantenne als auch die Readerantenne je als Magnetfeldantenne ausgeführt.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Transponderantenne parallel zur Spulenachse der Readerantenne in Steckrichtung ausgerichtet und ist insbesondere in Verlängerung des Spulenrandes angeordnet.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung sind das Anbaugehäuse und der Kontaktträger einstückig ausgeführt. Dies ist vorteilhaft, weil dies die Herstellung vereinfacht. Zudem gestaltet sich die Anordnung des RFID-Readers und seiner Readerantenne auf diese Weise besonders flexibel.
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In einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung handelt es sich bei dem Kontaktträger und dem Anbaugehäuse um separate Teile. Dies hat den Vorteil, dass das Steckverbindergehäuse aus einem magnetisch schirmenden Material bestehen kann, wodurch ein Übersprechen auf RFID-Systeme benachbarter Steckverbindersysteme vergleichbarer Bauart umso wirkungsvoller verhindert ist. Gleichzeitig kann der Kontaktträger aus einem elektrisch isolierenden Material bestehen.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung kann die als umlaufende Spule ausgeführte Readerantenne innen oder außen am Anbaugehäuses so befestigt sein, dass die Spule gleichmäßig umlaufend der Kontur des Anbaugehäuses um den Kontaktträger folgt.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung kann die Readerantenne während des Fertigungsprozesses in den Kontaktträger / das Anbaugehäuse angespritzt und/oder umspritzt werden. Insbesondere kann die Spule an die umlaufende Dichtung angespritzt oder mit dem Dichtungsmaterial umspritzt, also in der Dichtung angeordnet werden.
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In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung besitzt der Anbausteckverbinder, insbesondere das Anbaugehäuse oder der Kontaktträger, eine umlaufende Nut in welche eine Readerantenne, die wie bereits erwähnt in Form einer Spule ausgeführt ist, gelegt werden kann.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung ist das Anbaugehäuse und/oder der Kontaktträger als 3D-MID Bauteil ausgeführt. Die Readerantenne wird dann in Form von MID-Leiterbahnen in das Anbaugehäuse oder an den Kontaktträger ein- bzw. angebracht.
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Dabei ist es besonders vorteilhaft, dass die Readerantenne und die Transponderantenne durch das Anbaugehäuse von äußeren Umwelteinflüssen geschützt sind.
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In einer alternativen Ausgestaltung kann die Readerantenne außerhalb des Anbaugehäuses angeordnet sein.
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In einer weiteren Ausgestaltung kann der RFID Transponder mit seiner Transponderantenne an der Außenseite des Gegensteckverbinders befestigt sein.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung ist der Readermikrochip in oder an dem Anbausteckverbinder, insbesondere in oder an dem Anbaugehäuse oder dem Kontaktträger des Anbausteckverbinders, angeordnet, insbesondere befestigt.
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Ausführungsbeispiel
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im Folgenden näher erläutert. Es zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung eines Steckverbindersystems mit einem darin integriertem RFID-System;
- 2 eine 3D-Darstellung eines Anbaugehäuses des Steckverbindersystems.
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Die Figuren enthalten teilweise vereinfachte, schematische Darstellungen. Zum Teil werden für gleiche, aber gegebenenfalls nicht identische Elemente identische Bezugszeichen verwendet. Verschiedene Ansichten gleicher Elemente könnten unterschiedlich skaliert sein. Richtungsangaben wie beispielsweise „links“, „rechts“, „oben“ und „unten“ sind mit Bezug auf die jeweilige Figur zu verstehen und können in den einzelnen Darstellungen gegenüber dem dargestellten Objekt variieren.
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Die 1 zeigt ein Steckverbindersystem, aufweisend ein darin integriertes RFID („Radio Frequency Identification“) -System, nämlich ein NFC („Near Field Communication“) -System.
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Das Steckverbindersystem besitzt einen Anbausteckverbinder 1 und einen Gegensteckverbinder 2. Der Anbausteckverbinder 1 besitzt ein Anbaugehäuse 11. Das Anbaugehäuse 11 besitzt einen Anbauflansch 115 zur Befestigung an einer nicht gezeigten Gehäusewand eines Gerätegehäuses eines elektrischen Gerätes. Weiterhin besitzt der Anbausteckverbinder 1 einen im Anbaugehäuse angeordneten Kontaktträger 12 sowie mehrere im Kontaktträger 12 aufgenommenen Steckkontakte 13, von denen einer in der folgenden Figur sichtbar und bezeichnet ist.
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Weiterhin sind in der 1 unten mehrere elektrische Leiter 53 gezeigt. Diese elektrischen Leiter 53 gehören zu einem Gerätekabel des elektrischen Gerätes. Üblicherweise ist jeder Steckkontakt 13 mit einem der elektrischen Leiter 53 elektrisch leitend verbunden.
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Der Gegensteckverbinder 2 besitzt ein Tüllengehäuse 21, in das anschlussseitig (in der Zeichnung von oben kommend) ein weiteres elektrisches Kabel (nicht gezeigt) einführbar ist. Dieses weitere elektrische Kabel ist an dem Tüllengehäuse 21 fixierbar, z. B. durch eine Kabelverschraubung.
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Der Gegensteckverbinder 2 beisitzt weiterhin einen aus Übersichtlichkeitsgründen nicht gezeigten, im Tüllengehäuse 21 angeordneten Gegenkontaktträger sowie mindestens einen darin aufgenommenen Gegenkontakt zum steckseitig elektrisch leitenden, nämlich steckenden, Verbinden mit dem Steckkontakt 13 des Anbausteckverbinders 1. Dabei ist der Gegenkontakt anschlussseitig elektrisch leitend mit einem weiteren elektrischen Leiter des weiteren elektrischen Kabels elektrisch leitend verbindbar.
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Das Steckverbindersystem besitzt ein auf Nahfeldkommunikation spezialisiertes RFID „Radio Frequency Identification“ -System, nämlich ein NFC („Near Field Communication“) -System, wobei es dem Fachmann klar ist, dass alles hier über das NFC-System gesagte analog auch allgemein für das RFID-System gilt.
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Das NFC-System besitzt einen NFC-Transponder und einen NFC-Reader. Der NFC-Transponder besitzt einen nicht gezeigten Transpondermikrochip und eine damit elektrisch leitend verbundene Transponderantenne 32. Der NFC-Reader besitzt zumindest einen nicht gezeigten Readermikrochip sowie eine damit elektrisch leitend damit verbundene Readerantenne 31.
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Der Transpondermikrochip und die Transponderantenne 32 sind jeweils in oder an dem Gegensteckverbinder 2 angebracht.
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Die Readerantenne 31, hier symbolisch im Querschnitt gezeigt, ist in Form einer umlaufenden Spule in dem Anbaugehäuse 1 angebracht. Bereits hier, aber noch besser in der folgenden Darstellung, ist erkennbar, dass die als umlaufende Spule ausgeführte Readerantenne 31 von innen am Anbaugehäuse 11 befestigt ist und so einer umlaufenden Kontur des Anbaugehäuses 11 um den Kontaktträger 12 herum folgt. Hier ist die Readerantenne 31 über eine in der Zeichnung nach unten geführte Antennenanschlussleitung 33 in das elektrische Gerätegehäuse hineingeführt, in dem z. B. der NFC-Reader angeordnet sein kann. Alternativ dazu kann der NFC-Reader auch in oder an dem Anbausteckverbinder angebracht sein, was die Installation erleichtert.
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Die Transponderantenne 32 ist orthogonal zur Readerantenne 31 angeordnet und befindet sich damit in einer eher unüblichen Position.
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In diesem Fall ist die Datenübertragung zwischen dem NFC-Transponder und dem NFC-Reader mit dieser eher ungewöhnlichen Anordnung allerdings sehr gut, weil seine Transponderantenne 32 sich zumindest in guter Näherung in Verlängerung des Randes der als Spule ausgeführten Readerantenne 31 befindet. An dieser Stelle verläuft das Magnetfeld 34 nahezu optimal, denn hier verlaufen die Magnetfeldlinien 34 rechtwinklig zur Transponderantenne 32.
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Zu diesem Zweck ist die Transponderantenne 32 parallel zur Spulenachse der Readerantenne 31, und somit in Steckrichtung, ausgerichtet und ist weiterhin in einer Verlängerung des Spulenrandes, nämlich von innen am Tüllengehäuse 21 angebracht.
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In der 2 ist die Anordnung der Readerantenne 31 im Anbaugehäuse 11 in einer 3D-Darstellung noch einmal besonders gut zu sehen. Die Readerantenne 31 ist in diesem Fall als Inlay ausgeführt, bei dem die Spule aus Leiterbahnen einer flexiblen Leiterplatte gebildet ist. Dieses Inlay ist von innen in das Anbaugehäuse 11 so eingeklebt, dass die somit als umlaufende Spule ausgeführte Readerantenne 31 einer umlaufenden Kontur des Anbaugehäuses 11 um den Kontaktträger 12 herum folgt.
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Desweiteren ist ein Steckkontakt 13, der sich in einer Kontaktaufnahme 120 des Kontaktträgers befindet, zu sehen. Bei der Kontaktaufnahme 120 handelt es sich um eine Durchgangsöffnung des Kontaktträgers 12, so dass der Kontakt 13 anschlussseitige (in der Zeichnung von unten) mit dem elektrischen Leiter 53 des Gerätekabels elektrisch leitend verbindbar, d. h. daran anschließbar, ist.
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Desweiteren ist noch eine Schraube 7 gezeigt, der eine Schraubbohrung des Anbauflansches 115 durchgreift. An der gegenüberliegenden Seite besitzt der Anbauflansch 15 ein weitere Schraube 7, die eine weitere Schraubbohrung durchgreift, aber nicht zu sehen ist, weil sie durch das Steckverbindergehäuse verdeckt ist. Somit ist das Anbaugehäuse 11 an der besagten Gehäusewand des Gerätegehäuses anschraubbar.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Anbausteckverbinder
- 11
- Anbaugehäuse
- 115
- Anbauflansch
- 12
- Kontaktträger
- 120
- Kontaktaufnahmen / Durchgangsöffnungen
- 13
- Steckkontakt
- 18
- Verriegelungsbügel
- 2
- Gegensteckverbinder
- 21
- Tüllengehäuse
- 31
- Readerantenne
- 32
- Transponderantenne
- 33
- Antennenanschlussleitung
- 34
- Magnetfeld / Magnetfeldlinien
- 53
- elektrische Leiter des Gerätekabels
- 7
- Schraube
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102015009361 A1 [0003]
