DE202016007008U1

DE202016007008U1 - Induktiv betriebenes Stromschienensystem

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Publication number: DE202016007008U1
Application number: DE202016007008.9U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2016-11-15
Filing date: 2016-11-15
Publication date: 2017-02-23
Anticipated expiration: 2026-11-16

Abstract

Zur Lösung der gestellten Aufgabe dient ein System dadurch gekennzeichnet, dass eine Schiene (303) kontaktlos zur elektromagnetischen Übertragung von elektrischer Energie von einer Netzeinspeisung (123) über einen Hochfrequenzumsetzer (124) und einen Modulationsbaustein (125) zu einem verschiebbaren Sekundärverbraucher (105) über eine Induktionsschleife (101) mit einer oder mehreren Windungen induziert wird, dass die Sekundärwicklung (102) über einen Demodulator (203) und einen Niederfrequenzumsetzer (200) mit Energie und Betriebssignalen versorgt. Je nach der Induktivität auf der Übertragungsstrecke, müssen Kondensatoren (210) zur Verringerung des Spannungsabfalls eingebaut werden, um Resonanz zu erreichen. Zur Verlustkompensation wird am Ende der Primärwicklung (101) ein Abschlusswiderstand (209) angeordnet. An der Schiene (303) kann sich ein mit Rollen (110, 111) ausgestatteter Transportwagenkörper (304) bewegen, der erfindungsgemäß mit Hilfe eines Antriebsmotors (112) für eine Längsbewegung eines Verbrauchers (105) sorgt. Die Steuerung der Freiheitsgrade der Verbraucher können eine Längsverschiebung (208), eine Drehung (205), eine Kippung (206) oder ein Heben und Senken (211) im Standardgehäuse (200) bewirken. In der Versorgungseinheit sind ein Akkumulator und eine Elektronik untergebracht, die zur Positionierung und zur Steuerung des Verbrauchers dient. Durch eine geeignete Vorrichtung mit Einsetzklappen (305) können die Verbraucher an einer dafür vorgesehenen Stelle in die Schiene eingebracht werden.

Description

Technisches Gebiet:
Die Erfindung betrifft ein induktiv betriebenes Stromschienensystem mit einer langgestreckten primären Leiterschleife und einer oder mehreren sekundären Spulen zur lokalen Stromabnahme, enthaltend ein oder mehrere Endgeräte, die an beliebigen Positionen in dem Stromschienensystem flexibel anschließbar und verschiebbar sind mit unterschiedlichen Freiheitsgraden sowie eine Datenübertragungsvorrichtung.
Stand der Technik
In der Ausstattung von Gebäuden werden häufig Leuchten und andere technische Einrichtungen mit einstellbaren Parametern eingesetzt. Diese sind: Adressierung, Ein/aus, Dimmung, Farbsteuerung, Drehung, Schwenkung, und Fokussierung.
Nachteil der bisher bekannten Systeme war, dass die stromführenden Teile groß dimensioniert werden mussten, um die hohen Ströme aufnehmen zu können, die zum Betrieb der Verbraucher notwendig waren. Durch Innovationen bei der Lichterzeugung und den dazugehörigen LED-Lichtquellen sowie in der Kameratechnik konnten die Leistungsaufnahmen in bedeutendem Maße reduziert werden. Zugleich sind Abmessungen und Gewichte der Baukomponenten, die zum Betrieb gehören, kleiner geworden.
Bekannt sind Stromschienen zur Halterung und gleichzeitigen Stromversorgung für ein Leuchtensystem aus steuerbaren Strahlern und Stromschienen mit Datenleitung, enthaltend ein oder mehrere Endgeräte, die an beliebigen Positionen in dem Stromschienensystem flexibel anschließbar und lösbar sind.
DE 3812465 und DE 10212232 beschreiben solche Stromschienen-Systeme
US 000000527857A zeigt ein frühes kontaktloses System zur Energieübertragung in einen elektrisch betriebenen Autobus.
Aus DE 10 2010 006 524 ist ersichtlich, dass es ein kontaktloses System zur induktiven Übertragung elektrischer Energie von einer Primärenergiequelle bin zu mindestens einer Sekundärlast gibt.
DE 69836468 betrifft elektrische Energieverteilungssysteme und insbesondere Verfahren und Vorrichtungen zur berührungslosen Übertragung von elektrischer Energie von primären elektrischen Leitern auf sekundäre Pick-Up-Spulen.
Offenbarung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Stromschiene für Beleuchtungskörper und andere elektrische und elektronische Baukomponenten wie Anstrahler, Kameras, Dekorationselemente, Stores, Türsysteme oder Alarmanlagen-Bauteile so zu entwickeln, dass die stromführenden Teile der Stromschiene geringer dimensioniert werden können und eine draht- und kontaktlose Leistungs- und Signalübertragung auf die Verbraucher ermöglichen.
Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist die Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass der Umsetzer als Ansteuergerät ausgebildet ist, welches die Netzspannung in eine hochfrequente Spannung auf die Primärwicklungen wirkend umsetzt, und dass am Adaptationspunkt jedes Beleuchtungskörpers oder jeder anderen elektronischen Baukomponente in der Stromschiene ein Hochfrequenz-Transformator im Adapter angeordnet ist, der die Primärspannung über eine elektromagnetische Gegenkopplung der Sekundärwicklung in eine andere, dem jeweils anzuschaltenden Beleuchtungskörper angepasste Spannung wandelt, auf der die Ansteuerungssignale für die LED-Leuchten aufmoduliert sind, sodass diese in der Leuchte dekodiert werden.
Nach der Erfindung ist also ein Ansteuergerät vorhanden, welches die Netzwechselspannung von 230 Volt 50 Hertz in eine entsprechende hochfrequente Wechselspannung von im Beispiel 230 Volt effektiv mit einer Frequenz von 20 bis 200 kHz umwandelt. In Netzen anderer Länder, wo die Netzspannung geringer ist und daher bei gleicher Leistung höhere Ströme fließen würden, würde die Umsetzung in hochfrequente Wechselspannung dadurch nicht zwangsläufig mit höheren Leiterquerschnitten verbunden.
Kern der Erfindung ist, dass nun anstatt der herkömmlich verwendeten Transformatoren, die bei 230 Volt Stromschienen normalerweise vorhanden sind und z. B. jeweils einer Leuchte zugeordnet sind, Hochfrequenz-Transformatoren verwendet werden können, die sehr klein sind.
Vorteil der Erfindung ist, dass über die stromführenden Teile der Stromschiene eine Hochfrequenzspannung übertragen wird, die eine Berührungsspannung ergibt, welche ungefährlich ist, weil bei den verwendeten Frequenzbereichen eine Stromleitung durch die Gewebe des menschlichen Körpers vermieden wird.
Eine Funkstörung durch die Hochfrequenz auf der Stromschiene ist nicht zu befürchten, weil die Stromschiene als in sich geschlossenes System geführt ist und sich damit als Faradayscher Käfig selbst abschirmt.
Ein weiterer wesentlicher Vorteil der Erfindung ist, dass das Ansteuergerät, welches zur Erzeugung der hochfrequenten Spannung verwendet wird, nur einmal in der Stromschiene vorhanden sein muss, und von seinen Dimensionen so klein ist, dass es in die Stromschiene selbst integriert werden kann. Ebenso kann dieses Ansteuergerät in ein Adapterstück in der Stromschiene integriert werden.
Ein weiterer Vorteil ist, dass wegen des gewählten Übertragungsverfahrens in der Stromschiene nur eine geringe Verlustleistung zu erwarten ist. Dies betrifft die Transportverlustleistung längs der Stromschiene sowie die Verlustleistung am Abgriff des Adapters an der Stromschiene so dass eine Erwärmung und vorzeitiger Verschleiß von Kontakten und eine Lichtbogengefahr bei der Montage oder der Umsetzung der Leuchtenkörper bei unter Strom stehender Schiene vermieden wird.
Aufgrund der geringen zu übertragenen Leistungen ist die Pufferung der aufzubringenden Leistungen per Akkumulator im Gehäuse des Verbrauchers sinnvoll.
Beispielsweise können die Spulenwindungen auf einer Seite eines Trägersubstrats angeordnet werden, wobei eine Ferritbahn parallel dazu mitgeführt werden kann. Zur Montage ist eine permanent selbstklebende Schicht auf der anderen Seite des Substrats angeordnet. Dadurch sind große Freiheitsgrade in der Anordnung der Stromschienen wie Geradführungen, Kurvenbildung, Gehrungen und in Form von Rastersystemen vorhanden.
Desgleichen sind die Freiheitsgrade bei der Gestaltung von Einspeise- und Adaptersystemen wie auch bei der Gestaltung von Leuchten sehr groß.
Komplexere Beleuchtungssysteme treten zum Beispiel in Schaufenstern oder Bühnen auf. Zur mechanischen Einstellung der Leuchten sind Motoren in Form von Servo- oder Schrittmotoren vorgesehen, die die Lage der Leuchten, z. B. die Position entlang der Schiene, den Drehwinkel und die Kippung sowie die Fokussierung einstellen können. Mittels der Fernbedienung sind auch schlecht erreichbare Beleuchtungssysteme auf Bühnen oder dergleichen gut einstellbar. Diese Aufgabe wird bei einer Einrichtung der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß mit den im Kennzeichen des Hauptanspruchs angegebenen Mitteln gelöst.
Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine Darstellung einer induktiv betriebenen Stromschiene in einer Seitenansicht.
2 ist eine Schnittzeichnung durch eine induktiv betriebene Stromschiene mit statischem Betrieb.
3 ist eine Schnittzeichnung durch eine induktiv betriebene Stromschiene mit motorisiertem dynamischem Betrieb.
4 ist eine Schnittzeichnung durch eine induktiv betriebene Stromschiene mit der Darstellung des Einsetzen der Adapter auf der Strecke.
5 ist eine beispielhafte Darstellung einer induktiv betriebenen Stromschiene mit dem Bild des Einsetzen der Adapter auf der Strecke.
6 ist eine Darstellung des Betriebs einer induktiv betriebenen Stromschiene mit zwei verschiedenartigen Verbrauchern in einer Seitenansicht.
7 ist eine beispielhafte Darstellung einer induktiv betriebenen Stromschiene mit einem Strahler.
8 ist eine beispielhafte Darstellung einer induktiv betriebenen Stromschiene mit einem Lautsprecher.
9 ist eine beispielhafte Darstellung einer induktiv betriebenen Stromschiene mit einer Kamera.
10 ist eine beispielhafte Darstellung einer induktiv betriebenen Stromschiene mit einem Mikrophon.
11 ist eine beispielhafte Darstellung einer induktiv betriebenen Stromschiene mit einem Konturenprojektor.
12 ist eine beispielhafte Darstellung einer induktiv betriebenen Stromschiene, bei der die Verbraucher im Bedarfsfall hinter einer Tür in einen Nebenraum gefahren und so aufbewahrt werden können.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
In 1 ist eine induktiv betriebene Stromschiene (303) zu sehen, die mit einer Netzeinspeisung (123), einem Einspeisegehäuse (122), einem Hochfrequenzumsetzer (124), einem Modulationsbaustein (125) und einer induktiven Primärwicklung (101) ausgerüstet ist.
In 2 ist eine induktiv betriebene Stromschiene (303) zu sehen, die mit einer induktiven Primärwicklung (101), einer induktiven Sekundärwicklung (102), einer Verriegelung (103) zur Festsetzung des Adapters ausgerüstet ist, der über ein Verbindungsstück (104) zum statischen Adaptergehäuse (105) geht.
In 3 ist eine induktiv betriebene Stromschiene (303) zu sehen, die mit einer induktiven Primärwicklung (101), einer induktiven Sekundärwicklung (102), einem Führungsradsatz (110), einem mit einem Antriebsmotor (112) angetriebenen Radsatz (111) ausgerüstet ist, der über ein Verbindungsstück (104) zum motorisch beweglichen Adaptergehäuse (105) geht.
In 4 ist eine induktiv betriebene Stromschiene mit zu öffnenden Klappen (305) für das Einsetzen der Adapter als Schnittdarstellung zu sehen.
In 5 ist eine induktiv betriebene Stromschiene mit zu öffnenden Klappen (305) für das Einsetzen der Adapter auf der Strecke in perspektivischer Darstellung zu sehen.
In 6 ist eine induktiv betriebene Stromschiene (303) zu sehen, die mit einer induktiven Primärwicklung (101), einer induktiven Sekundärwicklung (102) und einem Abschlusswiderstand (209) ausgerüstet ist, der über ein Verbindungsstück (104) zum Adaptergehäuse (304) geht, in welchem ein Niederfrequenzumsetzer (200) und ein Demodulator (203) untergebracht ist und je nach gewünschten Freiheitsgraden eine Längsverschiebung (208), eine Drehung (205), eine Kippung (206) im Standardgehäuse (200) oder eine Längsverschiebung (208), eine Drehung (205), eine Kippung (206) und eine Fokussierung (207) im Leuchtengehäuse (201) erlaubt.
In 7 ist eine induktiv betriebene Stromschiene (303) mit einem Versorgungsgerät (302), einem Adaptergehäuse (304) und einer Leuchte (401) dargestellt.
In 8 ist eine induktiv betriebene Stromschiene (303) mit einem Versorgungsgerät (302), einem Adaptergehäuse (304) und einem Lautsprecher (402) dargestellt.
In 9 ist eine induktiv betriebene Stromschiene (303) mit einem Versorgungsgerät (302), einem Adaptergehäuse (304) und einer CCTV (Closed Circuit Television)-Kamera (403) dargestellt.
In 10 ist eine induktiv betriebene Stromschiene (303) mit einem Versorgungsgerät (302), einem Adaptergehäuse (304) und einem höhenverstellbaren Mikrophon (404) dargestellt.
In 11 ist eine induktiv betriebene Stromschiene (303) mit einem Versorgungsgerät (302), einem Adaptergehäuse (304) und einem Konturenprojektor (405) dargestellt.
In 12 ist eine induktiv betriebene Stromschiene, bei der die Leuchten (401) im Bedarfsfall hinter eine Tür (406) in einem Nebenraum aufbewahrt werden können dargestellt.
Bezugszeichenliste

101: Induktive Primärwicklung
102: Induktive Sekundärwicklung
103: Verriegelung
104: Verbindungsstück
105: Verbrauchergehäuse
110: Führungsradsatz
111: Angetriebener Radsatz
112: Antriebsmotor
123: Netzeinspeisung
124: Hochfrequenzumsetzer
125: Modulationsbaustein
200: Niederfrequenzumsetzer
201: Leuchtengehäuse
203: Demodulator
205: Drehung
206: Kippung
207: Fokussierung
208: Längsverschiebung
209: Abschlusswiderstand
210: Kondensator
211: Heben und Senken
302: Einspeisegehäuse
303: Fahrschienenprofil
304: Adaptergehäuse
305: Einsetzklappen
401: Leuchte
402: Lautsprecher
403: CCTV-Kamera
404: Mikrofon
405: Konturen-Projektor
406: Tür
407: Raumtrennwand

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 3812465 [0005]
DE 10212232 [0005]
US 000000527857 A [0006]
DE 102010006524 [0007]
DE 69836468 [0008]

Claims

Zur Lösung der gestellten Aufgabe dient ein System dadurch gekennzeichnet, dass eine Schiene (303) kontaktlos zur elektromagnetischen Übertragung von elektrischer Energie von einer Netzeinspeisung (123) über einen Hochfrequenzumsetzer (124) und einen Modulationsbaustein (125) zu einem verschiebbaren Sekundärverbraucher (105) über eine Induktionsschleife (101) mit einer oder mehreren Windungen induziert wird, dass die Sekundärwicklung (102) über einen Demodulator (203) und einen Niederfrequenzumsetzer (200) mit Energie und Betriebssignalen versorgt. Je nach der Induktivität auf der Übertragungsstrecke, müssen Kondensatoren (210) zur Verringerung des Spannungsabfalls eingebaut werden, um Resonanz zu erreichen. Zur Verlustkompensation wird am Ende der Primärwicklung (101) ein Abschlusswiderstand (209) angeordnet. An der Schiene (303) kann sich ein mit Rollen (110, 111) ausgestatteter Transportwagenkörper (304) bewegen, der erfindungsgemäß mit Hilfe eines Antriebsmotors (112) für eine Längsbewegung eines Verbrauchers (105) sorgt. Die Steuerung der Freiheitsgrade der Verbraucher können eine Längsverschiebung (208), eine Drehung (205), eine Kippung (206) oder ein Heben und Senken (211) im Standardgehäuse (200) bewirken. In der Versorgungseinheit sind ein Akkumulator und eine Elektronik untergebracht, die zur Positionierung und zur Steuerung des Verbrauchers dient. Durch eine geeignete Vorrichtung mit Einsetzklappen (305) können die Verbraucher an einer dafür vorgesehenen Stelle in die Schiene eingebracht werden.
System nach Anspruch 1, bei dem der Verbraucher (105) eine Leuchte (401) ist, die eine Ein/Aus-Schaltung, eine Dimmung, eine Farbsteuerung, eine Längsverschiebung, eine Drehung, eine Kippung und eine Fokussierung erlaubt.
System nach Anspruch 1, bei dem der Verbraucher (105) ein Lautsprecher (402) ist, der eine Ein/Ausschaltung, eine Längsverschiebung, eine Drehung und eine Kippung erlaubt.
System nach Anspruch 1, bei dem der Verbraucher (105) eine CCTV-Kamera (403) ist, die eine Ein/Aus-Schaltung, eine TV-Signalübertragung, eine Längsverschiebung, eine Drehung, und eine Kippung erlaubt.
System nach Anspruch 1, bei dem der Verbraucher (105) ein Mikrofon (404) ist, das eine Ein/Aus-Schaltung, eine Akustik-Signalübertragung, eine Längsverschiebung, eine Drehung und ein Heben und Senken erlaubt.
System nach Anspruch 1, bei dem der Verbraucher (105) ein Konturenprojektor (405) ist, der eine Ein/Aus-Schaltung, eine Dimmung, eine Längsverschiebung, eine Drehung, eine Kippung und eine Fokussierung erlaubt.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die dafür vorgesehene Möglichkeit, verfahrbare Verbraucher aus einem verdeckten Parkbereich durch eine Raumtrennwand (407) mit Tür (406) in einen Raum zu fahren und nach Nutzung wieder in den vor Einblicken geschützten Bereich (408) zurück zu bringen.