DE4207340A1 - Steckverbindung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Steckverbindung nach dem Ober­ begriff des Anspruchs 1.

In vielen Anwendungsfällen der Elektrotechnik, z. B. in der Radartechnik, sind in sich abgeschlossene Baueinheiten, z. B. sogenannte Einschübe, vorhanden, in denen eine Hoch­ spannung, z. B. 10 kV, erzeugt wird und/oder in denen ein Hochspannungssignal mit einem anderen Signal, z. B. einem NF-Signal (Niederfrequenz-Signal), moduliert wird. Es ist vielfach zweckmäßig, diese Baueinheiten über geeignete hochspannungsfeste Kabel und entsprechende Steckverbindun­ gen miteinander zu verbinden. Solche hochspannungsfesten Steckverbindungen, bei denen störende Kriechströme insbe­ sondere infolge von Feuchtigkeit vermieden werden, sind be­ kannt und derzeit käuflich erhältlich.

Bei diesen Baueinheiten ist es in vielen Fällen zusätzlich erforderlich, auf Niederspannungsniveau, z. B. 5 V, liegende Signale, z. B. NF-Steuersignale, in diese Baueinheiten zu übertragen. Dabei sollten die diese Steuersignale erzeu­ genden Einheiten, die ebenfalls über geeignete Kabel ange­ schlossen sind, so von den Hochspannung führenden Teilen entkoppelt sein, daß keine störende und/oder zerstörende Beeinflussung erfolgt. Es ist naheliegend, zur Übertragung solcher auf Niederspannungsniveau liegender Steuersignale einen Lichtwellenleiter sowie dafür geeignete Steckverbin­ dungen zu verwenden. Diese sind ebenfalls in einer Viel­ zahl bekannt und derzeit käuflich erhältlich. Werden nun an solche Geräte (Baueinheiten) hohe mechanische und/oder klimatische Anforderungen gestellt, z. B. ein Arbeitsbe­ reich von -40°C bis +100°C, so sind für die genannten Steuerungen lediglich Glasfaser-Lichtwellenleiter ge­ eignet. Derzeit kostengünstig erhältliche Glasfaser-Licht­ wellenleiter besitzen einen lichtführenden Kern mit einem Durchmesser von ungefähr 5 µm bis 40 µm und einen diesen umgebenden (Glas-)Mantel mit einem Außendurchmesser von ungefähr 125 µm. Aus diesen Maßen ist ersichtlich, daß Steckverbindungen für Glasfaser-Lichtwellenleiter mecha­ nisch hochgenau sein müssen, um optische Koppelverluste zu vermeiden, und daher kostenungünstig sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsge­ mäße hochspannungsfeste Steckverbindung in kostengünstiger Weise dahingehend zu verbessern, daß diese Steckverbindung zur Übertragung optischer Signale geeignet ist.

Diese Aufgabe wird gelöst durch die in dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale. Vorteilhafte Ausgestaltungen und/oder Weiterbildungen sind den Unteran­ sprüchen entnehmbar.

Ein erster Vorteil der Erfindung besteht darin, daß bei dem Steckerteil sowie dem Buchsenteil relativ große mecha­ nische Toleranzen zulässig sind, ohne daß die optische Kopplung in störender Weise wesentlich verschlechtert wird.

Ein zweiter Vorteil besteht darin, daß das Steckerteil an ein optisches Kabel angeschlossen ist, welches als (Kabel-)Seele mehrere Glasfaser-Lichtwellenleiter enthält, so daß vorzugsweise ein Bündel entsteht, dessen Außen­ durchmesser im Millimeter-Bereich liegt, also z. B. ein Millimeter beträgt. Es ist ersichtlich, daß sogar bei ei­ nem mechanischen Bruch von einem oder sogar mehreren Lichtwellenleitern innerhalb des Bündels noch eine zuver­ lässige optische Signalübertragung gewährleistet ist. Es ist vorteilhafterweise unnötig, aus Sicherheitsgründen (Redundanz) zur Übertragung eines einzigen optischen Steu­ ersignales mehrere parallel geschaltete einzelne Glasfa­ ser-Lichtwellenleiter und zugehörige Steckverbindungen zu verwenden.

Ein dritter Vorteil besteht darin, daß es in kostengünsti­ ger Weise möglich ist, ein Steckerteil herzustellen, das als Winkelstecker ausgebildet ist, denn solche Winkelstec­ ker sind in der Elektrotechnik vielfach erforderlich.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbei­ spielen unter Bezugnahme auf schematisch dargestellte Fi­ guren näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen schematisch dargestellten Schnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel,

Fig. 2 einen schematisch dargestellten Schnitt entspre­ chend Fig. 1, jedoch mit der Änderung, daß das Steckerteil als Winkelstecker ausgebildet ist.

Fig. 1 zeigt eine an sich hochspannungsfeste Steckverbin­ dung, die z. B. für eine Hochspannung von ungefähr 20 kV ausgelegt ist. Die Steckverbindung besteht aus einem Buch­ senteil 1, das aus einem elektrisch isolierenden Material, z. B. Kunststoff oder Keramik, besteht. Das Buchsenteil 1 hat z. B. eine Länge L von ungefähr 15 mm und einen Innen­ durchmesser von ungefähr 5 mm. Die mechanischen Abmessun­ gen, insbesondere die Länge L, sind abhängig von der anzu­ wendenden Hochspannung. In dieses Buchsenteil 1 ist ein Steckerteil 2 eingeführt. Dieses besteht ebenfalls aus ei­ nem elektrisch isolierenden Material, z. B. Kunststoff, und hat einen Außendurchmesser von ungefähr 3 mm. Zwischen dem Buchsenteil 1 und dem Steckerteil 2 befindet sich ein topfförmiges Dichtungsteil 3, das aus einem gummielasti­ schen Material, z. B. Silikon, hergestellt ist und minde­ stens eine der dargestellten ringförmigen Verdickungen aufweist, welche in dem dargestellten zusammengesteckten Zustand eine Abdichtung, insbesondere gegen Feuchtigkeit, zwischen dem Buchsenteil 1 und dem Steckerteil 2 bewirkt. Letzteres hat in axialer Richtung z. B. eine Länge von un­ gefähr 25 mm. Das Steckerteil 2 geht über in ein Kabel 4, 5, das aus einer (Kabel-) Seele 5 besteht, die z. B. aus einem Bündel von ungefähr 60 der eingangs erwähnten Glas­ faser-Lichtwellenleiter besteht, so daß die Seele 5 eine kreisförmige Querschnittsfläche mit einem Durchmesser von ungefähr einem Millimeter besitzt. Die Seele 5 ist umgeben von einem (Kabel-)Mantel 4, der z. B. ebenfalls aus Kunst­ stoff besteht und z. B. einen Außendurchmesser von ungefähr 2 mm besitzt. Es ist vorteilhaft, den Mantel 4 und das Steckerteil 2 aus dem selben Kunststoff als eine Einheit herzustellen, z. B. zu spritzen. Dadurch werden störende Übergangsstellen an dem Steckerteil-Mantel-Übergang ver­ mieden. Die Seele 5 ist bis an das Ende 8 des Steckerteils 2 durchgezogen und bildet dort eine optische Fläche, in die Licht ein- und/oder auskoppelbar ist. Der Fläche gegenüber ist in dem Buchsenteil 1 ein elektro-optisches Sende- und/oder Empfangsbauelement 6 mit seinen elektri­ schen Anschlüssen 7 angebracht. Das Sende- und/oder Empfangsbauelement 6 kann z. B. ein Fototransistor (nur Empfangsbauelement) oder eine lichtemittierende Diode (nur Sendebauelement) oder eine Kombination aus beiden sein (Sende- und/oder Empfangsbauelement). Zur Vermeidung opti­ scher Koppelverluste zwischen der Endfläche der Seele 5 in dem Steckerteil 2 und dem Sende- und/oder Empfangselement 6 ist es zweckmäßig, eine entsprechende optische Anpassung durchzuführen. Dieses kann in vielfältiger Weise erfolgen und ist einem Fachmann an sich bekannt. So kann die Fläche 8 beispielsweise als plane Fläche oder als Linsenfläche ausgeführt sein. Ebenso kann die Lichtein-/Austrittsfläche des Sende- und/oder Empfangsbauelementes 6 als plane Flä­ che oder Linsenfläche ausgeführt sein. Diese Flächen kön­ nen für das benutzte Licht entspiegelt sein, wodurch be­ sonders geringe optische Koppelverluste entstehen.

Die mechanische Verbindung zwischen Buchsenteil und Stec­ kerteil kann mit Überwurfmutter, Spannbügel oder ähnlichem erfolgen.

Fig. 2 zeigt eine der Fig. 1 entsprechende Anordnung, le­ diglich mit dem Unterschied, daß das Steckerteil 2 als Winkelstecker ausgebildet ist. Das heißt, das Steckerteil 2 ist in der dargestellten Weise außerhalb des Buchsen­ teils 1 um ungefähr 90° abgewinkelt. Dieses ist besonders kostengünstig herstellbar, da die die Seele 5 bilden Glasfaser-Lichtwellenleiter sehr gut biegsam sind. Diese können beispielsweise bis zu einem Radius von ungefähr 3 mm gebogen werden ohne daß ein Bruch des Lichtwellenlei­ ters erfolgt.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel besteht darin, das in den Fig. 1 und 2 als Halbleiterbauelement beschriebene Sende- und/oder Empfangsbauelement 6, 7, durch mindestens einen Lichtwellenleiter zu ersetzen. Dadurch können z. B. die übertragenen optischen (Steuer-)Signale unmittelbar an eine diese verarbeitende Schaltungsanordnung innerhalb der erwähnten Baueinheit geführt werden.

Da die beschriebenen optischen Steckverbindungen hochspan­ nungsfest sind, ist es vorteilhafterweise möglich, diese zusammen mit einer oder mehreren entsprechend aufgebauten Hochspannungs-Steckverbindungen in einer Steckereinheit, z. B. als sogenannten Multifunktionsstecker, aufzubauen. Es entsteht also eine Steckereinheit, die sowohl eine opti­ sche als auch eine elektrische Steckverbindung aufweist. Eine solche Steckereinheit ist in vorteilhafter Weise räumlich klein sowie mechanisch robust und zuverlässig ko­ stengünstig herstellbar.

Claims (9)

1. Steckverbindung für eine elektrotechnische Anlage, be­ stehend aus

• - einem Buchsenteil, das aus einem elektrisch iso­ lierenden Material besteht,
• - einem Steckerteil, das in das Buchsenteil einführ­ bar ist und das mit einem Kabel verbunden ist, und
• - einem Dichtungsteil, das zwischen dem Buchsenteil und dem Steckerteil angeordnet ist und eine Ab­ dichtung insbesondere gegen Feuchtigkeit bewirkt, dadurch gekennzeichnet,
• - daß das Kabel (4, 5) eine Seele (5) enthält, die aus mehreren Glasfaser-Lichtwellenleitern besteht,
• - daß zumindest die Seele (5) bis an das Ende (8) des Steckerteils (2) durchgeführt ist und
• - daß in Verlängerung von der Seele (5) in dem Buch­ senteil (1) ein elektro-optisches Sende- und/oder Empfangsbauelement (6) angeordnet ist.

2. Steckverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Seele (5) an dem Ende (8) des Steckerteils (2) eine Fläche besitzt, die eine optische Kopplung zu dem Sende- und/oder Empfangsbauelement ermöglicht.

3. Steckverbindung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, da­ durch gekennzeichnet, daß zumindest die Seele (5) an dem Ende (8) eine optische plane Fläche besitzt.

4. Steckverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die Seele (5) an dem Ende (8) eine optische Fläche besitzt, die eine Fokussierung des in der Seele (5) geführten Lichts auf den elektro-op­ tisch relevanten Teil des Sende- und/oder Empfangsbauele­ mentes (6) ermöglicht.

5. Steckverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die Seele (5) an dem Ende (8) eine optische plane Fläche besitzt und daß das Sende­ und/oder Empfangsbauelement (6) eine fokusierende Linse besitzt, die eine optimale optische Kopplung zwischen der Seele (5) und dem elektro-optisch relevanten Teil des Sende- und/oder Empfangsbauelements (6) ermöglicht.

6. Steckverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß das Buchsenteil (1) und das Steckerteil (2) eine hochspannungsfeste Bauform besit­ zen.

7. Steckverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß das Steckerteil (2) als Winkelstecker ausgebildet ist.

8. Steckverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Baueinheit meh­ rere nebeneinander angeordnete Hochspannungsstecker ange­ ordnet sind und daß das Buchsenteil (1) ein Bestandteil der Baueinheit ist.

9. Steckverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che gekennzeichnet zur Verwendung im Hochspannungsteil ei­ ner Radaranlage.