DE1940103B2 - Bodenbelag zum Übertragen von elektrischer Energie - Google Patents

Description

bar ist.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht bei einem Bodenbelag der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß darin, daß die isolierende Mittelschicht aus biegsamem Kunststoff konstanter Dicke mit für die Übertragung von im Videospektrum liegender Mikrowellenenergie niedrigen Dämpfungseigenschaften besteht, und iüe Kupplungstaster zusätzlich zur Entnahme dieser Mikrowellenenergie ausgebildet oder besondere Kupplungstaster für diesen Zweck vorgesehen sind.

Die Vorteib eines in vorstehender Weise ausgebildeten Bodenbelages bestehen außer der bereits erwähnten Möglichkeit, die Empfangseinheiten an beliebigen Stellen des Bodenbelages aufstellen zu können, noch darin, daß der Bodenbelag dank der Übertragung der Signalenergie mittels Mikrowellen eine Anzahl von Kanälen für Ton- und Bildsignale und außerdem elektrische Leistung aufzunehmen und weiterzuleiten in der Lage ist, ohne auch nur eine Anschlußleitung zu den Empfangsstellen heranführen zu müssen.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsform des Bodenbelages. In den Zeichnungen zeigt

F i g. 1 eine perspektivische Ansicht einer Anlage zum Verteilen von Informationen unter Verwendung eines Bodenbelages nach der Erfindung,

F i g. 2 ein Blockschema der in F i g. 1 gezeigten Anlage mit einer Querschnittsansicht eines Bodenbelages nach der Erfindung,

F i g. 3 eine Teilschnittansicht eines Bodenbelages nach der Erfindung mit einem Mikrowellen-Kupplungstaster in Betriebsstellung,

F i g. 4 einen Grundriß eines abgewandelten Bodenbelages nach der Erfindung,

F i g. 5 eine Schnittansicht entlang der Linie 15-15 der F i g. 4,

F i g. 6 eine Schnittansicht entlang der Linie 16-16 der F i g. 4,

F i g. 7 eine perspektivische Schnittansicht eines in den Bodenbelag eingedrückten Kupplungstasters zur Entnahme elektrischer Leistung für die Stromversorgung der Empfangsgeräte.

F i g. 1 zeigt in schematischer Darstellung eine lnformations-Verteilungsanlage unter Verwendung eines Bodenbelages 80 nach der Erfindung. Die Anlage enthält eine zentrale Steuerungs- und Verteilungsanlage 90, von der Bild- oder Tonsignale ausgesendet werden. Sie ist durch elektrische Leitungen oder ein Koaxialkabel 12 mit dem Bodenbelag 80 verbunden, mit dem ein Raum, z. B. ein Klassenraum 13, ausgelegt ist.

Auf dem Bodenbelag steht eine Anzahl von Empfangseinheiten 17. Bei dem angenommenen Beispiel eines Klassenraumes sind den Empfangseinheiten Lernplätze zugeordnet, die aus einem Stuhl mit einem Sitz 18 und Beinen 19 sowie einem Pult 20 bestehen. Jeder Lernplatz ist ferner mit einem Bildempfänger 21 und einem Lautsprecher 22 oder anderen Lehrvorrichtungen ausgebildet. Er ist außerdem mil einer Kupplungsvorrichtung 23 versehen, die in den Bodenbelag eindringt und aus ihm die elektrische Leistung und/oder Hör-Bildsignale ableitet. Da die Verteilungsstelle diese Informationen auf verschiedenen Kanälen gleichzeitig aussenden kann, können mehrere Lernplätze mit verschiedenem Unterrichtsstoff versorgt werden. Demzufolge ist jeder Lernplatz bzw. jede Empfangseinheit mit Steuer- und Wählschaltern ausgerüstet, so daß ein Schüler einen der Informationskanäle und damit einen gewünschten Lehrstoff auswählen kana

F i g. 2 zeigt ein Blockschema, das das funktioneile Zusammenwirken der Bauteile in der Steuerungs- und Verteilungsanlage 90 und der Bauteile an einem Lernplatz veranschaulicht Die verschiedenen Mikrowellenbauteile der Anlage sind allgemein bekannt, so daß sich deren Beschreibung erübrigt. Von der in der Anlage 90 enthaltenen zentralen Steuerungsstelle 91 aus gelangt die vorgewählte Bild- und/oder Hörinformation zu einem Mikrowellen-Modulator 92, in dem sie in die Form von Mehrkanal-Mikrowellensignalen umgesetzt wird. Diese elektromagnetische Signalinformation wird einem Mikroweilenmischer oder Diplexer 93 und dann einem Mikrowellenkuppler 94 zugeführt; letzterer leitet die Mikrowellensignale in den im ganzen mit 80 bezeichneten Bodenbelag weiter.

Auf dem Bodenbelag können die Empfangseinheiten, z. B. die Lernplätze 17, die im Blockschema der F i g. 2 durch eine gestrichelte Umrandung gekennzeichnet sind, an irgendeiner geeigneten Stelle vorgesehen werden, wie dies schon erwähnt wurde. Jede Empfangseinheit bzw. jeder Lernplatz ist mit einem Mikrowellenkupplungstaster 95 versehen, der durch eine Übertragungsleitung 96 mit einem kombinierten Mikrowellen-Demodulator/Modulator 97 verbunden ist. Der Kupplungstaster 95 durchdringt den Bodenbelag, und sein unteres Ende entnimmt einer Isolierstoffschicht 83 Mikrowellenenergie, wie noch erläutert werden wird. Außerdem ist der Diplexer 93 sowohl für die empfangenen Signale zur Benutzung durch den Lernplatz als auch für die vom Leinplatz zur zentralen Steuerungs- stelle 91 zurückübermittelten Signale vorgesehen. Ein Leistungsanschluß 36a, wie z. B. der in F i g. 7 dargestellte Kupplungstaster 36, durchdringt den Bodenbelag und hat, wie in F i g. 2 durch zwei senkrechte Pfeile angedeutet ist, Verbindung mit den leitenden Schichten 81 und 82. Er entnimmt diesen Schichten die elektrische Energie zum Betrieb des am Lernplatz stehenden BiIduiid Tonempfängers sowie gegebenenfalls für andere Lehrgeräte. Diese elektrische Energie kann Gleich- oder Wechselstrom verhältnismäßig niedriger Spannung etwa unter 25 Volt sein. Es können aber auch höhere Spannungen von etwa 120 Volt verwendet werden. Der Kupplungstaster 36 wird später noch beschrieben werden.

Der in F i g. 3 gezeigte Bodenbelag 80, der mit dem im Blockschema der F i g. 2 enthaltenen Bodenbelag 80 übereinstimmt, dient als Medium zum Übertragen von im Videospektrum liegender Mikrowellenenergie. Zusätzlich ist er zum Übertragen von elektrischer Leistung für die an den Lernplätzen befindlichen stromverbrauchenden Geräte verwendbar, wie dies später noch beschrieben werden wird.

Der Bodenbelag 80 enthält zwei voneinander getrennte Schichten 81 und 82 aus einem elektrisch leitenden Werkstoff. Sie können aus Metallfolie oder gewebten Metallitzen bestehen oder aus kleinen Metallteilen zusammengesetzt sein und eine biegsame leitende Fläche bilden. Die obere leitende Schicht 81 dient zur Herstellung einer elektrisch geerdeten Ebene. Die Schichten 81 und 82 können eine unterschiedliche Stärke ha ben, die von dem verwendeten Werkstoff und der be sonderen Anwendung des Bodenbelages 80 abhängt.

Zwischen den leitenden Schichten 81 und 82 lieg eine Schicht 83 aus dielektrischem Werkstoff, die di< leitenden Schichten in einer bestimmten Maßbeziehunj voneinander trennt, so daß durch die Schicht 83 elek

tromagnetische Energie bei Mikrowellenfrequenzen übertragen werden kann. Diese signalführende Schicht 83 besteht vorzugsweise aus einem leichten biegsamen Kunststoff, z. B. einem der bekannten geschäumten oder klaren Kunststoffe, erfindungsgemäß mit niedrigen Dämpfungseigenschaften. Mit der unteren leitenden Schicht 82 ist eine isolierende, vorzugsweise aus biegsamen, nichtentzündbarem Kunststoff bestehende, Schicht 84 verbunden. Mit der oberen leitenden Schicht 81 ist eine Schicht 85 aus gleichem Werkstoff verbunden, die mit einem gewebten oder büscheligen Stoff bzw. Teppich, 86 versehen sein kann. Zwischen dieser außen liegenden Schicht 86 und der sich darunter befindlichen Schicht 85 wird zweckmäßig eine flüssigkeitsdichte Schicht 87 vorgesehen. Sie kann aus einer fließfähigen oder gummiartigen Substanz bestehen, die zusammenfließt und Löcher schließt, die beim Durchdringen der Kupplungstaster in den Bodenbelag entstehen.

Die Fi g. 4 bis 6 zeigen eine andere Form eines geschichteten Bodenbelages 80a, der ebenfalls sowohl Mikrowellen-Signalenergie als auch elektrische Leistung für stromverbrauchende Empfangseinheiten überträgt. Dieser Bodenbelag 80a gleicht dem Bodenbelag 80 in F i g. 2 oder 3, ausgenommen, daß zusätzlich eine Vielzahl von feinen leitenden blanken Drähten 112 in jeder der beiden voneinander getrennten Schichten 81a und 82a aus elektrisch leitfähigem Werkstoff eingebettet sind. Die leitenden Schichten 81a und 82a bestehen vorzugsweise aus einem leitfähigen Kunststoff von gleichmäßiger Dicke. Die Drähte 112 sind parallel zueinander und horizontal in verhältnismäßig kleinem Abstand voneinander angeordnet, wie dies die F i g. 4 erkennen läßt. Ein in den Bodenbelag eingeführter Kupplungstaster kommt dadurch in die Nähe wenigstens eines der Drähte 112, wobei es keine Rolle spielt, wo er in den Bodenbelag eingeführt wurde. Der genannte Kupplungstaster, der später noch beschrieben wird, dient zur Entnahme von elektrischer Leistung für die stromverbrauchenden Geräte.

Wenn der Stift des Kupplungstasters zum Trennen der im Bodenbelag liegenden Drähte 112 dünn ist (z. B. 3.2 mm Durchmesser bei im Abstand von 50 mm liegenden Drähten), kann die Verwendung eines Mehrfachstift-Kupplungstasters erwünscht sein. In jedem Fall wird ein den leitenden Schichten und den darin eingebetteten Drähten zugeführter Strom stets einen Weg niedrigen Widerstands zu einen Kupplungstaster finden. Diese Drähte steigern wesentlich die stromleitende Fähigkeit des leitfähigen Kunststoffs. Sie erlauben folglich, einen weniger teuren Kunststoff mit einer verhältnismäßig geringen Leitfähigkeit zu verwenden. An den Rändern entlang eines Teils des Bodenbelages 80a sind die Drähte 112 parallel geschaltet und mit einem Sammeldraht 114 verbunden, der bei verlegtem Bodenbelag an eine Stromquelle 115 angeschlossen ist. Dieser Sammeldraht ist abgeschirmt, sehr biegsam und flach. Bei angeschlossener Stromquelle herrscht zwischen den Drähten 112 in den beiden Schichten 81a und 82a ein Potential, jedoch keines zwischen den Drähten in einer Schicht

Wie die F i g. 5 und 6 zeigen, befindet sich zwischen den Schichten 81a und 82s ein dielektrisches Material 83a zur Fortpflanzung von im Videospektrum liegenden Mikrowellen. Es kann aus verschiedenen Materialien, z. B. einer biegsamen Bahn aus Schaumkunststoff oder Silikonkautschuk, hergestellt sein. Entlang jedes Randes eines Abschnitts des Bodenbelages 80a ist ein Streifen Mikrowellen absorbierenden Materials, z. B. 116, zwischen den Schichten 81a und 82a eingefügt. Ferner ist ein Randstreifen 118 aus isolierendem Material an der Außenseite jedes absorbierenden Streifens befestigt, und ebenso sind Schichten 84a und '85a aus dem gleichen isolierenden Material jeweils an den leitenden Schichten 81a und 82a angebracht. Oben auf dem Bodenbelag 80a liegt eine Schicht 86a aus Teppichflor, darunter eine flüssigkeitsdichte Schicht 87a.

ίο Der in F i g. 3 in Einzelheiten dargestellte Kupplungstaster 95 löst das Problem, Mikrowellen-Signale aus dem Bodenbelag zu einer auf ihm freibeweglichen Empfangseinheit zu übertragen. Der Kupplungstaster enthält bei der gezeigten Ausführungsform im wesentlichen ein metallisches Rohrstück 98, daß einen Hohlleiter mit der richtigen Querschnittsform und Größe bildet und mit der Frequenz und der Art der durch den Bodenbelag zu übertragenden Mikrowellenenergie im Einklang steht. Nahe seinem unteren Ende ragt eine metallische Tasterspitze 99 in die Mitte des Belages, sie ist aber isoliert von dem einen Hohlleiter bildenden Rohrstück 98. Die Tasterspitze 99 stellt die erforderliche Kupplung mit der äußeren Schaltung des Lernplatzes her zum Einführen oder Herausführen von Mikrowellenenergie in die bzw. aus der dielektrischen Schicht 83 zwischen den leitenden Schichten 81 und 82 des Bodenbelages 80. Das untere Ende der Tasterspitze 99 erstreckt sich über das Rohrstück 98 hinaus und ist in einem verhältnismäßig harten dielektrischen Kunststoff 100 eingekapselt, der die Tasterspitze beim Eindrücken des ganzen Kupplungstasters 95 in den Bodenbelag schützt und sie zentriert hält Die F i g. 3 zeigt nur eine der möglichen Ausbildungen des Kupplungstasters. Hier ist das Rohrstück 98 in einem fußbetätigbaren Kolben 101 angeordnet der in einem am Stuhlbein 19a angebrachten Kolbengehäuse 102a bewegbar ist.

Ein Anschlag, z. B. ein Flansch 103 am Rohrstück 98, sorgt dafür, daß die Tasterspitze beim Abstützen des Flansches am Bodenbelag gleich tief in d'e dielektri-

*o sehe Schicht 83 eindringt Das obere Ende des Rohrstückes 98 ist mit einem biegsamen Signalleiier, z. B. einem metallischen balgartigen Leiter 96, verbunden. Dieser führt durch einen Hohlraum im Stuhlbein 19a zum Modulator und Demodulator eines Lernplatzes.

F i g. 7 zeigt eine der möglichen Ausführungsformen eines Kupplungstasters 36 zur Entnahme elektrischer Leistung für die Stromversorgung einer an einem Lernplatz befindlichen Empfangseinheit.
Wie bereits erwähnt enthält der Bodenbelag zwei

5β leitende Schichten 81 und 82, die durch eine dielektrische Schicht 83 voneinander getrennt sind. Eine obere Schicht 85 und eine untere Schicht 84 aus Isolierstoff decken jeweils die beiden leitenden Schichten ab. Über der obersten isolierenden Schicht 85 kann eine Schicht 86 aus einem Teppich vorgesehen sein. Der Kupplungstaster 36 ist durch ein Kabel 44 an der Empfangseinheil befestigt oder er stellt, wenn er in einem Stuhlbein untergebracht ist den in den Bodenbelag eindringender Typ dar. In diesem Fall enthält er konzentrisch an· geordnete zylindrische Hülsen aus leitendem und isolie rendem Werkstoff. Der zentrale Stift 45 besteht au! einem verhältnismäßig harten Werkstoff und ist zun leichten Eindringen in den Bodenbelag zugespitzt Um geben ist der Stift von einer kurzen Hülse 46 aus Iso lierstoff, darüber folgen eine kürzere leitende Hülse 4; und schließlich eine noch kürzere Außenhülse 48 au Isolierstoff mit einem flanschförmigen Abschlußteil 4ί Zwei Leiter 50 und 51 führen den leitenden Schichtei

81 und 82 elektrische Leistung aus einer äußeren Stromquelle zu. Der Kupplungstaster 36 braucht nur so weit in den Bodenbelag hineingedrücki zu werden, bis sein Absehlußteil 49 mit der Tcppichoberflache 86 auf gleicher Höhe liegt. In dieser Stellung hai das normalerweise bloßliegende Ende des Stiftes 45 mit der leitenden Schicht 82 Kontakt und das bloßliegende Ende der Hülse 47 Kontakt mit der oberen leitenden Schicht 81. Kupplungslasler der beschriebenen Art

oder in ähnlichen Ausführungen sind, wie in der Beschreibungseinleitung dargelegt ist, bekannt.

Selbstverständlich kann ein Kupplungstaster nach Γ i g. 3 mit einem Kupplungstaster nach F i g. 7 kombiniert werden, so daß eine Mchrfach-Tastvorriehtung zum Übertragen sowohl von Signalenergie im IVIikro-Wellenbereich als auch von elektrischer Leistung für die Stromversorgung der Empfangseinheiten entsteht.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

309 521/

Claims (11)

Patentansprüche:

1. Bodenbelag zum Zuführen von elektrischer Energie an Empfangsgeräte, bestehend aus zwei durch eine isolierende Mittelschicht voneinander getrennten, elektrisch leitenden Schichten und je einer die obere und untere leitende Schicht abdekkenden Isolierschicht, wobei die Empfangsgeräte auf dem Bodenbelag an beliebigen Stellen aufstellbar sind und durch in den Bodenbelag eindringende Kupplungstaster mit den elektrisch leitenden, an eine äußere Stromquelle angeschlossenen Schichten verbunden iverden, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittelschicht (83; 83a) aus biegsamem Kunststoff konstanter Dicke mit für die Übertragung von im Videospektrum liegender Mikrowellenenergie niedrigen Dämpfungseigenschaften besteht und die Kupplungstaster zusätzlich zur Entnahme der Mikrowellenenergie ausgebildet oder besondere Kupplungstaster (95) für diesen Zweck vorgesehen sind.

2. Bodenbelag nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittelschicht (83; 83a) aus dielektrischem Schaumkunststoff besteht.

3. Bodenbelag nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, daß die obere Isolierschicht (84a; 85) aus plastischem Material mit einem darüber liegenden teppichähnlichen Gewebe (86a; 86) besteht).

4. Bodenbelag nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der oberen Isolierschicht (85) und dem teppichähnlichen Gewebe (86; 86a) eine gummiähnliche, nichtleitende und feuchtigkeitsdichte Schicht (87; 87a) vorgesehen ist.

5. Bodenbelag nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch leitenden Schichten (81; 82) je aus einer Metallfolie bestehen.

6. Bodenbelag nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch leitenden Schichten (81; 82) je aus einem Metailgewebe bestehen.

7. Bodenbelag nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch leitenden Schichten (81; 82; 81a. 82a) je aus einem leitfähigen Kunststoff bestehen.

8. Bodenbelag nach Anspruch 1 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß in jeder der beiden elektrisch leitenden Schichten (81a; 82a) eine Vielzahl von parallel laufenden dünnen Drähten (112) in kleinem Abstand voneinander eingebettet ist, und bei angeschlossener Stromquelle zwischen den Drähten beider Schichten eine Spannungsdifferenz, jedoch keine zwischen den Drähten in jeweils einer Schicht besteht.

9. Bodenbelag naci. Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Drähte (112) etwa 50 mm voneinander entfernt sind.

10. Bodenbelag nach Anspruch 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Drähte (112) in den aus leitfähigem Kunststoff bestehenden elektrisch leitenden Schichten eingebettet sind.

11. Bodenbelag nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den leitenden Schichten (81a; 82a) längs den Seiten des Bodenbelages Streifen (116) aus Mikrowellenenergie absorbierendem Material angeordnet sind (F ig. 5).

Die Erfindung bezieht sich auf einen Bodenbelag zum Obenragen von elektrischer Energie an Empfangsgeräte, bestehend aus zwei durch eine isolierende Mittelschicht voneinander getrennten, elektrisch leitenden Schichten und je einer die obere und untere leitende Schicht abdeckenden Isolierschicht, wobei die Empfangsgeräte auf dem Bodenbelag an beliebigen Stellen aufstellbar sind und durch in den Bodenbelag eindringende Kupplungstaster mit den elektrisch leitenden, an eine äußere Stromquelle angeschlossenen Schichten verbunden werden.

Es ist ein aus mehreren Schichten der vorbeschriebenen Art bestehendes flächenhaftes Gebilde unter anderem zum Aufbau ,einer Modelleisenbahn bekannt (US-PS 33 83 641), bei dem die Festlegung des Gleises mit Hilfe verschieden langer Metallstifte erfolgt. Die langen Metallstifte durchdringen eine untere Metallfolie und die kurzen Metallstifte eine obere Metallfolie. Hierdurch werden stromleitende Verbindungen hergestellt.

Es ist ferner ein als Gewebe bezeichnetes Gebilde bekannt (DT-PS 1 46 767), das aus zwei in gleichen Abständen zusammengenähten Kautschuklagen besteht. Hierdurch entsteht auf der ganzen Fläche des Gewebes eine Anzahl von Hohlräumen, in denen Stromleiter untergebracht werden. Letztere bestehen aus einer oder mehreren Lagen eines Metallgewebes, die zwischen Korkstreifen eingeschlossen sind. Die geraden und ungeraden Nummern der Stromleiter sind an ihren Enden jeweils mit zwei Stromschienen von verschiedener Polarität verbunden. Zum Anschluß von Glühlampen an die Stromleiter sind die Fassungen der Glühlampen mit zwei Stiften versehen, die in das Gewebe zweier Stromschienen verschiedener Polarität eindringen. Das Gewebe ist für eine Deckentäfelung, Zeltdächer oder andere Flächen aus isolierendem Stoff für dekorative Lichteffekte bestimmt und daher mit dem Gegenstand der Erfindung nicht vergleichbar.

Eine andere bekannte Anschlußvorrichtung für Glühlampen besteht aus zwei parallel und mit Abstand übereinander angeordneten, gegeneinander isolierten Drahtnetzen (DT-PS 1 37 282). Der Stromanschluß erfolgt durch einen an der Fassung einer Glühlampe angebrachten Metallstift, dessen oberer an der Fassung liegender Teil mit einer Isolierschicht versehen ist.

Gegenstand der Erfindung ist ein in bestimmter Weise ausgebildeter Bodenbelag, mit dem ein Raum, vorzugsweise ein Klassenraum, ausgelegt wird, und der ständig liegenbleibt. In dem Klassenraum befindet sich eine Anzahl von Lernplätzen; jeder dieser Plätze ist mit Empfangsgeräten für Ton- und Bildsignale ausgerüstet, die von einer zentralen Verteilungs- und Kontrollstelle dem Schüler übermittelt werden. Soll eine solche Anlage allen Anforderungen gerecht werden, müssen die Lernpiätze in dem Klassenraum frei bewegbar sein, um verschiedene Lehrmethoden anwenden zu können, ohne die sonst üblichen Anschlußleitungen zu den Lernplätzen verlegen zu müssen. Die Anlage benötig! daher einen Bodenbelag, der eine Anzahl von Kanäler für Ton- und Bildsignale sowie elektrische Leistung aufzunehmen und weiterzuleiten in der Lage ist. Danr können die Empfangsgeräte an jeder beliebigen Stell« mit dem Bodenbelag gekuppelt und ihrr Signale odei elektrische Leistung entnommen werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Bo dcnbelag zu schaffen, der die vorerwähnten Forderun gen erfüllt, und das Aussehen eines üblichen Bodenbe lages, z. B. eines Teppichs od. dgl., hat und genauso halt