DE202005006373U1

DE202005006373U1 - Elektrischer Steckverbinder

Info

Publication number: DE202005006373U1
Application number: DE200520006373
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2005-04-20
Filing date: 2005-04-20
Publication date: 2006-08-31
Anticipated expiration: 2015-04-21

Abstract

Elektrischer Steckverbinder (17), insbesondere zur Stromversorgung eines Verbrauchers, umfassend zwei zusammenwirkende Steckerteile (10, 12), nämlich einen Stecker (10) und eine entsprechende Steckbuchse (12), dadurch gekennzeichnet, dass das eine Steckerteil einen eingebauten Transponder (11) und das andere Steckerteil einen eingebauten Lesekopf (13) zum Auslesen des Transponders (11) bei zusammengestecktem Steckverbinder umfasst.

Description

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Steckverbinder, insbesondere zur Stromversorgung eines Verbrauchers, umfassend zwei zusammenwirkende Steckerteile, nämlich einen Stecker und eine entsprechende Steckerbuchse sowie eine Systemvorrichtung mit einem elektrischen Steckverbinder, einer mit einem der Steckerteile verbundenen Stromversorgung und einer Lese/Steuereinheit.
Aus dem Stand der Technik sind zahlreiche Sicherungssysteme für Steckdosen bekannt. Hierzu zählen, die unter anderem aus dem Gebrauchsmuster 7246125 bekannten, mechanischen Abdeckklappen und -Platten, Schlüsselschalter sowie Codetastaturen, durch die der Stromzufluss zu einer elektrischen Steckvorrichtung frei- oder einschaltbar ist. Werden diese Schutzmechanismen manuell entfernt oder erfolgt eine Freischaltung, so kann sofort Strom durch einen Abnehmer entnommen werden bzw. die Abnahmekontakte liegen ungeschützt unter Spannung, sodass ein Unfallrisiko erheblich ist.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, einen elektrischen Steckverbinder zur Verfügung zu stellen, durch den sichergestellt werden kann, dass eine unbefugte Stromnutzung unterbleibt und bei dem die Sicherheit wesentlich erhöht ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen elektrischen Steckerverbinder der eingangs genannten Art gelöst, wobei das eine Steckerteil einen eingebauten Transponder und das andere Steckerteil einen eingebauten Lesekopf zum Auslesen des Transponders bei zusammengestecktem Steckverbinder umfasst.
Durch die vorliegende Erfindung wird durch die integrierte Transponder-Technologie ein elektrischer Steckverbinder zur Verfügung gestellt, mittels derer eine eindeutige Identifikation des Steckers und somit auch des Nutzers ermöglicht wird. Transponder enthalten einen unverfälschbaren, weltweit einmaligen Code. Die Anzahl der verfügbaren Codes ist größer als 500 Milliarden und birgt aufgrund dessen keine Gefahr der Verwechslung des Stromabnehmers bzw. des Steckers. Darüber hinaus benötigt der passive Transponder vorteilhafterweise keine Batterie und hat daher eine nahezu unbegrenzte Lebensdauer. Er kann unabhängig von Lesewinkel, Licht oder anderen Umwelteinflüssen durch alle nichtmetallischen Materialien gelesen werden. Damit ist der Einsatz der mit einem Transponder gekoppelten elektrischen Steckverbinder auch in rauen Umgebungsbedingungen wie Schmutz, Fette, Nebel, Dämpfe sowie hohe Temperaturen möglich.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist der Transponder im Stecker, vorzugsweise in einer Führungsnase des Steckers, und der Lesekopf in der Steckerbuchse, vorzugsweise in der Führungsnut, eingebaut.
Die erfindungsgemäße Systemvorrichtung umfasst einen elektrischen Steckverbinder, einer mit einem der Steckerteile verbundenen Stromversorgung und einer Lese/Steuereinheit, die zum Lesen eines von dem Lesekopf erzeugten Signals und zum Ein- oder Ausschalten der Stromversorgung in Abhängigkeit des von dem Lesekopf erzeugten Signals eingerichtet ist. In einer bevorzugten Ausführungsform gibt die Lese/Steuereinheit nur einen oder mehrere speziell identifizierbare elektrische Stecker zum Betrieb an der Steckbuchse frei.
Durch den vorliegenden erfindungsgemäßen Gegenstand wird die Möglichkeit offenbart, dass nur ein spezieller elektrischer Verbraucher an der nur dafür vorgesehenen Steckdose betrieben, oder dass eine Kraftsteckdose nur von einem ganz bestimmten Personenkreis genutzt werden kann. Günstig wirkt sich auch der erhöhte Schutz vor Stromunfällen aus, da wie oben erläutert, die Steckbuchse nur unter Spannung steht, wenn der Stecker eingesteckt ist und seine Kennung für die Nutzung berechtigt ist.
In einer noch weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Systemvorrichtung kann der Stromverbrauch für jeden speziell identifizierten Stecker über die Lese/Steuereinheit ermittelt und somit dem dementsprechenden Nutzer zugeordnet werden.
Weiterhin vorteilhaft ist es, dass die Lese/Steuereinheit eine Einschaltverzögerung der Spannung von mindestens 1 Sekunde, weiter vorzugsweise von mindestens 3 Sekunden nach dem Auslesen des Transponders bewirkt.
Als weiterhin vorteilhaft erweist sich, dass die Steckvorrichtung über die Lese/Steuereinheit im wesentlichen sofort spannungsfrei geschaltet wird, wenn sich der Transponder nicht mehr im Erkennungsfeld des Lesekopfs befindet.
Weiterhin vorteilhaft wirkt sich aus, dass die Lese/Steuereinheit eine Sperrzeit der Versorgungsspannung von mindestens 5 Sekunden, weiter vorzugsweise von mindestens 15 Sekunden nach einem Lösen des Steckverbinders auslöst.
Durch die vorzugsweise Verwendung des elektrischen Steckverbinders als Außensteckdose, im Besonderen als Ladesteckdose von Kühlhäusern für Kühltransporter sowie für Campingplätze, Tankstellen, Industrie, Handwerk und Handel, wird durch die erfindungsgemäße Ausführung eine größtmögliche Sicherheit vor Stromunfällen gewährleistet. Darüber hinaus wird den Betreibern solcher Stromversorgungen erstmals die Möglichkeit einer gezielten und kontrollierbaren Stromabgabe eingeräumt.
Die Schutzansprüche beziehen sich auf alle elektrischen Steckverbinder und dessen Systemvorrichtungen, die mit Transpondern zur eindeutigen Identifizierung ausgerüstet werden können. Da es eine Vielzahl von elektrischen Steckverbindern gibt und der Einbau des Transponders von der jeweiligen Gehäuseform abhängig ist, können hier nicht alle Möglichkeiten aufgeführt werden. Ein Ausführungsbeispiel des gekennzeichneten elektrischen Steckverbinders soll im Folgenden an einer CEE 32A Einbausteckdose und dem dazugehörigen Stecker unter Zuhilfenahme anliegender Zeichnungen erläutert werden. Dabei zeigen:
1: einen schematischen Aufbau der Systemvorrichtung;
2: einen Querschnitt eines CEE-Steckers im Bereich der Führungsnase; und
3: einen Querschnitt einer CEE32A-Wandsteckdose.
Der erfindungsgemäße elektrische Steckverbinder 17 umfasst einen Transponder 11, der in einer Führungsnase 21 eines CEE-Steckers eingebaut ist sowie einen Lesekopf 13 in Form einer Transponder-Empfangsantenne 33, die am hinteren, durchbrochenen Ende einer CEE32A-Wandsteckdose in Längsrichtung der Führungsnut 32 verklebt ist.
Der elektrische Steckverbinder 17 ist in einer Systemvorrichtung eingebunden, die darüber hinaus eine mit der Buchse 12 verbundene Stromversorgung 15 mit einem zwischengeschaltetem Relais 14 sowie eine Lese/Steuereinheit, die zum Lesen eines von der Empfangsantenne 33 erzeugten Signals und zum Ein- oder Ausschalten der Stromversorgung 15 in Abhängigkeit des von der Antenne 33 erzeugten Signals dient, umfasst.
In der Führungsnase des CEE-Steckers 21 ist in der Größe des Außendurchmessers des in einem kleinen Glasröhrchen eingebauten Transponders 22 ein Loch 23 gebohrt, in das der Transponder eingelassen ist. Durch die Anordnung des Transponders 11 am Umfang des Steckergehäuses wird ein maximal möglicher Abstand zu den stromführenden Leitern erzielt. Die Einlasslöcher in der Führungsnase 21 sind mit Kleber verklebt. Als Transponder 22 kommen alle Typen in Frage, die in einer Glaskapselung eingefasst sind, wie beispielsweise Typ ID 101 und ID 108 der Firma Assion Electronic GmbH oder Glastag der Firma Cavitec GmbH. Der in den Stecker 10 eingebaute Transponder 11, 22 weist einen Durchmesser von ca. 3 mm und eine Länge von ca. 12 mm auf. Der maximale Leseabstand beträgt 240 mm bei einem Verhältnis der Erreger- zur Sendefrequenz von 125/62,5 hHz. Er ist bei Betriebstemperaturen von – 40 bis 85 °C einsetzbar und fällt in die Schutzklasse IP 68 bzw. ist wasserdicht.
Die Transponder-Empfangsantenne 33 ist bevorzugt extern zylindrisch mit möglichst kleinen Abmaßen von vorzugsweise 30 mm Länge und 8 mm Durchmesser gestaltet. Diese Empfangsantenne ist bevorzugt aus einer Spule mit einem eingesetzten Ferritkern aufgebaut und umfasst eine Festinduktivität, die in seinem Wert der Leseeinheit zugeordnet ist. Das Feld wird aufgrund des o.g. Aufbaus zylindrisch in Längsachse ausrichtet, und trotz der sehr kleinen Abmessungen der Antenne wird eine sehr gute Lesbarkeit des Transponders (11) bis 20 mm Abstand erreicht. Eine Anschlussleitung 19, vorzugs weise LiYCY, ist mit ihren beiden Adern an die Anschlüsse der Spule befestigt, im Besonderen gelötet. Der Aufbau der Antenne ermöglicht einen Einbau in nichtmetallische Materialien; vorzugsweise ist sie in einseitig geschlossene, den Abmessungen der Antenne entsprechende Kunststoff-Schutzgehäuse eingepasst. Das Schutzgehäuse ist mit Kunstharz vergossen, um einen ausreichenden Schutz der Spule gegen Feuchtigkeit zu bewerkstelligen. Gleichzeitig wird dadurch eine Zugentlastung für das Anschlusskabel 19 sichergestellt.
Die in dem Steckverbinder 17 integrierte Transponder-Technologie kann über die Lese/Steuereinheit 16 so programmiert werden, dass entweder nur ein spezieller Stecker oder mehrere spezielle Stecker Zugang zur Versorgerspannung erhalten; bei Nichtidentifizierung eines berechtigen Steckers findet kein Spannungsaufbau in der Steckdose 12 statt, bzw. der Steckverbinder 17 wird im wesentlichen sofort spannungsfrei geschaltet, wenn sich der Transponder 22 nicht mehr im Erkennungsfeld der Empfangsantenne 33 befindet. Des Weiteren ist in der Lese/Steuereinheit 16 eine Einschaltverzögerung von mindestens 1 Sekunde nach Auslesen des Transponders 22 sowie eine Sperrzeit der Versorgerspannung von mindestens 5 Sekunden nach dem Lösen des Steckers 10 aus der Buchse 12 integriert. Beim Einsetzen des Steckers 10 in die Buchse 12 wird der Transponder 22 von der Antenne 33 bei ca. 60 % des Steckweges erkannt. An dieser Stelle erfolgt bereits eine ausreichende Kontaktierung der Stromkontakte, sodass Strom fließen könnte. Aufgrund der Einschaltverzögerung wird sichergestellt, dass sich der Stecker 10 vollständig in der Buchse 12 befindet, bevor der Strom eingeschaltet wird. Unter Berücksichtigung, dass die Stromzufuhr 15 zudem nur einem berechtigten Stecker zur Verfügung gestellt wird, kann den Sicherheitsanforderungen doppelt Rechnung getragen werden. Während des Herausziehens des Steckers verliert der Transponder 11 nach ca. 40 % des Zugweges seine Lesbarkeit. Beim ersten Wegfall der Lesbarkeit fällt das Relais 14 sofort ab und schaltet den elektrischen Steckverbinder 17 spannungsfrei, obwohl an dieser Stelle immer noch eine ausreichende Kontaktierung der Stromkontakte sichergestellt ist. Diese Weiterbildung bietet daher eine höchstmögliche Sicherheit während des Umgangs mit Strom. Nach der sofortigen Abschaltung des Stromes beginnt die Sperrzeit zu laufen. Diese verhindert zuverlässig, dass das Relais 14 bei weiteren Bewegungen des Steckers 10, die zu einem undefinierten Zustand der Lesbarkeit in dieser Position führen würden, erneut eingeschaltet wird. Vorteilhafterweise wird das Flatterns des Relais 14 und damit ein hoher Kontaktabbrand vermieden. Eine erneute Nutzung der Buchse 12 wird nach Ablauf der Sperrzeit durch einen berechtigten Stecker 10 wieder ermöglicht.
Darüber hinaus wird über die Lese/Steuereinheit 16 ein steckerspezifisches Ermitteln des Stromverbrauchs ermöglicht.

Claims

Elektrischer Steckverbinder (17), insbesondere zur Stromversorgung eines Verbrauchers, umfassend zwei zusammenwirkende Steckerteile (10, 12), nämlich einen Stecker (10) und eine entsprechende Steckbuchse (12), dadurch gekennzeichnet, dass das eine Steckerteil einen eingebauten Transponder (11) und das andere Steckerteil einen eingebauten Lesekopf (13) zum Auslesen des Transponders (11) bei zusammengestecktem Steckverbinder umfasst.
Elektrischer Steckverbinder (17) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Transponder (11) vorzugsweise im Stecker (10) und der Lesekopf (13) vorzugsweise in der Steckerbuchse (12) eingebaut ist.
Elektrischer Steckverbinder (17) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Transponder (11, 22) vorzugsweise in einer Führungsnase (21) des Steckers (10) eingebaut ist.
Elektrischer Steckverbinder (17) nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Lesekopf (13) eine Transponder-Empfangsantenne (33) ist.
Systemvorrichtung mit einem elektrischen Steckverbinder (17) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, einer mit einem der Steckerteile verbundenen Stromversorgung (15) und einer Lese/Steuereinheit (16), die zum Lesen eines von dem Lesekopf (13) erzeugten Signals und zum Ein- oder Ausschalten der Stromversorgung (15) in Abhängigkeit des von dem Lesekopf (13) erzeugten Signals eingerichtet ist.
Systemvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Lese/Steuereinheit (16) die Steckbuchse (12) nur unter Spannung stellt, wenn ein als berechtigt identifizierter Stecker (10) in die Buchse (12) gesteckt ist.
Systemvorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Lese/Steuereinheit (16) nur einen speziell identifizierbaren elektrischen Stecker (10) zum Betrieb an der Steckbuchse (12) freigibt.
Systemvorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Lese/Steuereinheit mehrere speziell identifizierbare elektrische Stecker zum Betrieb an der Steckbuchse (12) freigibt.
Systemvorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Stromverbrauch für jeden speziell identifizierten Stecker (10) über die Lese/Steuereinheit (16) ermittelt werden kann.
Systemvorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Lese/Steuereinheit (16) eine Einschaltverzögerung der Spannung von mindestens 1 Sekunde, weiter vorzugsweise von mindestens 3 Sekunden nach dem Auslesen des Transponders (11) bewirkt.
Systemvorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Lese/Steuereinheit (16) die Steckverbinder (17) im wesentlichen sofort spannungsfrei schaltet, wenn sich der Transponder (11) nicht mehr im Erkennungsbereich des Lesekopfs (13) befindet.
Systemvorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Lese/Steuereinheit (16) eine Sperrzeit der Versorgungsspannung von mindestens 5 Sekunden, weiter vorzugsweise von mindestens 15 Sekunden nach einem Lösen des Steckverbinders (17) auslöst.
Elektrisches Steckerteil für einen elektrischen Steckverbinder (17) zur Stromversorgung eines Verbrauchers, dadurch gekennzeichnet, dass das Steckerteil einen eingebauten Transponder umfasst.
Elektrisches Steckerteil für einen elektrischen Steckverbinder (17) zur Stromversorgung eines Verbrauchers nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Steckerteil ein Stecker (10) ist.
Elektrisches Steckerteil für einen elektrischen Steckverbinder (17) zur Stromversorgung eines Verbrauchers, dadurch gekennzeichnet, dass das Steckerteil einen Lesekopf zum Auslesen des Transponders bei zusammengestecktem Steckverbinder (17) umfasst.
Elektrisches Steckerteil für einen elektrischen Steckverbinder (17) zur Stromversorgung eines Verbrauchers nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Steckerteil eine Steckbuchse (12) ist.