EP2144339A1

EP2144339A1 - Steckdoseneinheit und Tastschaltereinheit

Info

Publication number: EP2144339A1
Application number: EP09163709A
Authority: EP
Inventors: Bernhard Bauer; Georg Luber
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2008-07-11
Filing date: 2009-06-25
Publication date: 2010-01-13
Also published as: DE102008032746A1

Abstract

In einer Steckdoseneinheit (10, 10') ist eine Steckdose bereitgestellt, die über Schalter (24a, 24b; 26a, 26b) mit einem Gleichspannungsnetz verbunden ist. Die Schalter (24a, 24b; 26a, 26b) schließen, wenn ein Stift (14b) eine vorbestimmte Tiefe in einer Kontaktbuchse (12b) einer Steckdose der Steckdoseneinheit (10) erreicht hat, und die Schalter (24a, 24b; 26a, 26b) öffnen wieder, wenn der Stift (14b) diese Tiefe wieder verlässt. Dadurch werden Lichtbögen beim Einstecken bzw. Herausziehen des Steckers (16) vermieden. Zum Erfassen des Eingestecktseins des Steckers (16) kann ein Lichtschranken-Sensor (38) bereitgestellt werden. Es kann auch ein Mikroschalter bereitgestellt sein. Schließlich kann auch ein Mechanismus das Öffnen und Schließen der Schalter zwischen Eingangsanschluss und Netz bewirken. Die Steckdoseneinheiten (10 und 10') können Steckdosen verwenden, die den aus Wechselspannungsinstallationen bekannten Steckdosen ähnlich sind. Ähnliche Bauprinzipien wie erfindungsgemäß bei den Steckdoseneinheiten (10 und 10') vorgesehen können bei einer Tastschaltereinheit (58) verwendet werden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Steckdoseneinheit. Sie betrifft auch eine Tastschaltereinheit. Schließlich betrifft sie ein Gebäude oder Gebäudeteil mit einer erfindungsgemäßen Steckdoseneinheit und/oder einer erfindungsgemäßen Tastschaltereinheit.
Die Erfindung betrifft das Gebiet von Gleichspannungsinstallationen. Herkömmlicherweise sind die im Alltag bereitgestellten Steckdoseneinheiten und Tastschaltereinheiten in einem Gebäude oder Gebäudeteil an ein Wechselspannungsnetz angeschlossen. Gleichspannungsinstallationen kommen derzeit nur in Sonderanwendungen, z. B. in Rechenzentren vor. Neuartige Energiequellen wie photovoltaische Energiequellen und Brennstoffzellen erzeugen eine Gleichspannung bzw. einen Gleichstrom. Auch auf der Verbraucherseite gibt es zunehmend Geräte, die mit Gleichspannung betrieben werden, z. B. elektronische Vorschaltgeräte und LED-Leuchten. Daher gibt es Bestrebungen, Gleichspannungsnetze und in solchen Gleichspannungsnetzen verwendbare Bauteile zu entwickeln. Problematische Bauteile sind die Steckdosen bzw. Steckdoseneinheiten und Tastschalter bzw. Tastschaltereinheiten. Bei einem Gleichspannungsnetz können in derartigen Einheiten grundsätzlich Lichtbögen auftreten, insbesondere, wenn die Einheiten so gebaut sind wie bei Wechselspannungsnetzen. Bei Wechselspannung entstehen zwar kurzfristig Lichtbögen, diese werden jedoch wieder gelöscht, wenn die Spannung einen Nulldurchgang hat. Ein Lichtbogen tritt daher bei einer Netzspannung von 50 Hertz höchstens für eine Dauer von zehn Millisekunden auf. Anders ist es bei einem Gleichstromnetz: Werden Kontakte voneinander getrennt, z. B. Stifte eines Steckers aus den zugehörigen Kontaktbuchsen einer Steckdose herausgezogen, können dauerhafte Lichtbögen entstehen und die den Stecker herausziehende Person ernsthaft gefährden. Lichtbögen können auch beim Einstecken eines Steckers in eine Steckdose entstehen. Auch bei Übernahme der Konstruktion von Tastschaltern könnten in diesen Lichtbögen entstehen.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Steckdoseneinheit und eine Tastschaltereinheit bereitzustellen, die in Verbindung mit einem Gleichspannungsnetz einsetzbar sind.
Die Aufgabe wird durch eine Steckdoseneinheit mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 und eine Tastschaltereinheit mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 12 gelöst. Zur Erfindung gehört auch ein Gebäude oder Gebäudeteil gemäß Patentanspruch 13, also mit einer erfindungsgemäßen Steckdoseneinheit und/oder einer Tastschaltereinheit.
Die erfindungsgemäße Steckdoseneinheit umfasst somit eine Steckdose, welche eine erste und eine zweite Kontaktbuchse aufweist, in die Stifte eines Steckers einsteckbar sind, so dass in die gesamte Steckdose ein Stecker mit zwei Stiften einsteckbar ist. Die Steckdoseneinheit umfasst einen ersten und einen zweiten Eingangsanschluss. Diese dienen dazu, die Steckdoseneinheit mit einem Gleichspannungsnetz zu verbinden. Der erste Eingangsanschluss ist über eine erste Leitung mit der ersten Kontaktbuchse verbunden und der zweite Eingangsanschluss über eine zweite Leitung mit der zweiten Kontaktbuchse verbunden. Nun ist in der ersten Leitung und/oder in der zweiten Leitung ein Schalter angeordnet, durch den eine Verbindung zwischen dem jeweiligen Eingangsanschluss und der jeweiligen Kontaktbuchse hergestellt bzw. umgekehrt unterbrochen werden kann. Der Schalter wird durch Einstecken eines Steckers in die Steckdose geschlossen und/oder durch Herausziehen eines Steckers aus der Steckdose geöffnet.
Typischerweise wird man einen Grundzustand definieren, in dem kein Stecker eingesteckt ist und der Schalter geöffnet ist. Sobald der Stecker eine bestimmte Strecke in die Steckdose eingesteckt ist, wird dann der Schalter oder werden die Schalter geschlossen. Die Stellungen in den Steckdosen können Tiefen des Eindringens der Stifte des Steckers in die jeweilige Kontaktbuchse entsprechen.
Auf jeden Fall ist bei der Erfindung gewährleistet, dass in einer frühen Phase des Einsteckvorgangs der Schalter geöffnet ist und erst durch Fortführen des Einsteckvorgangs geschlossen wird. Umgekehrt wird der Schalter in einer frühen Phase beim Herausziehen des Steckers geöffnet und der Vorgang kann fortgeführt werden, während der Schalter geöffnet ist. Hierdurch ist gewährleistet, dass das Einstecken des Steckers oder das Herausziehen des Steckers nicht mit einer Lichtbogenbildung einhergeht oder jedenfalls nicht mit einer solchen Lichtbogenbildung einhergeht, die so dauerhaft ist, dass eine Bedienperson, die den Stecker einsteckt oder herauszieht, gefährdet wird oder ein Kontaktabbrand erfolgt.
Um das Einschalten und Ausschalten des Schalters bzw. der Schalter besonders präzise einer bestimmten Position des Steckers in der Steckdose zuzuordnen, kann in oder an zumindest einer Kontaktbuchse der Steckdose ein Sensor angeordnet sein, welcher erfasst, ob ein Stift bis zu einer vorbestimmten Tiefe in die Kontaktbuchse gesteckt wird oder gesteckt ist. Dem Sensor sollte eine Auswerte- und Steuereinheit nachgeordnet sein, die dazu ausgelegt ist, in Abhängigkeit von einem solchen Erfassen ein Schließen bzw. Öffnen des Schalters zu bewirken. Der Stecker kann dann in die Steckdose soweit eingesteckt werden, bis der Stift die vorbestimmte Tiefe erreicht hat. Erst dann wird der Schalter geschlossen und werden die Kontaktbuchsen mit Spannung beaufschlagt. Die vorbestimmte Tiefe entspricht bevorzugt der Endstellung des Stifts, wodurch zum Schaltzeitpunkt des Schaltens eine sichere Kontaktierung zwischen Buchse und Steckstift gewährleistet wird. Die Kontaktbuchse kann bei der erfindungsgemäßen Steckdoseneinheit etwas länger gestaltet sein als Kontaktbuchsen bei Steckdoseneinheiten, die für Wechselspannungsnetze vorgesehen sind. Die vorbestimmte Tiefe kann so gewählt sein, dass sie die Stifte eines für Wechselspannungsnetze gedachten Steckers nicht erreichen. Dadurch kann gewährleistet werden, dass nicht fälschlicherweise ein für Wechselspannung ausgelegtes Gerät an das Gleichspannungsnetz angeschlossen wird. Umgekehrt können die Kontaktbuchse und die zugehörigen Stecker für das Gleichspannungsnetz einen größeren Durchmesser haben als herkömmliche Stecker, so dass Geräte, die für den Anschluss an ein Gleichspannungsnetz gedacht sind, gar nicht erst in eine Steckdose gesteckt werden können, die mit einem Wechselspannungsnetz verbunden ist.
Es gibt unterschiedliche Arten, wie der Sensor ausgebildet sein kann. Beispielsweise kann als Sensor eine Lichtschrankeneinrichtung bereitgestellt sein, also eine Einheit aus Sender und Empfänger und Auswerteeinheit, ob das von dem Sender abgestrahlte Licht auf dem Empfänger auftrifft. Der Sensor kann auch kapazitiv arbeiten (ein kapazitiver Sensor sein).
In der Automobilelektronik kommen leistungsfähige elektronische Highside- und Lowside-Schalter oder Schalterkombinationen z. B. in Motorsteuergeräten zum Schalten, Regeln und Steuern von Aktoren zum Einsatz. Es werden hierbei hochintegrierte, diagnosefähige, kurzschluss- und überlastsichere Leistungs-ICs (integrierte Schaltkreise für hohe Leistungen) verwendet. Bei sehr hohen Anforderungen an Spannung und Strom werden im Automobilbau auch integrierte Steuerbausteine mit externen Leistungshalbleitern (MOSFETs) verwendet. Solche integrierten Bausteine könnten, gegebenenfalls im Hinblick auf Nennspannung und Nennstrom angepasster Form, in der erfindungsgemäßen Steckdoseneinheit zum Einsatz kommen.
So ist bei einer bevorzugten Ausführungsform vorgesehen, dass jeder Schalter einen Transistor umfasst, der durch eine Auswerte- und Steuereinheit schaltbar ist. Zu diesem Zweck sollte der Steuereingang des Transistors (bzw. das Gate) mit der Auswerte- und Steuereinheit gekoppelt sein.
Jeder Schalter kann Teil einer Schaltereinheit sein, die einen integrierten Überlastschutz aufweist. Damit ist die Steckdoseneinheit von einem externen Überlastschutz, z. B. durch einen geeigneten Leitungsschutzschalter, unabhängig.
Ferner kann jeder Schalter Teil einer Schaltereinheit sein, die eine Diagnoseeinheit zum Überprüfen der Funktionsfähigkeit des Schalters aufweist. Die Informationen der Diagnoseeinheit können in irgendeiner Form dem Benutzer zur Verfügung gestellt werden, beispielsweise kann eine LED aufleuchten, wenn der jeweilige Schalter nicht funktionsfähig ist, oder es können die Daten über einen Bus an eine Gebäudesteuereinheit übermittelt werden. Durch Verwendung einer solchen Diagnoseeinheit ist gewährleistet, dass nicht bei Ausfall eines Schalters versehentlich ein Lichtbogen auftritt oder umgekehrt die Steckdose keinen Gleichstrom liefert, ohne dass ein Benutzer wüsste, weswegen.
Bei Verwenden der Schalter tritt eine Verlustleistung von z. B. 1 W je Schalter (bei 10 A Laststrom und 10 mΩ Einschaltwiderstand) auf. Die bei dieser Verlustleistung auftretende Wärme kann dadurch optimal an die Umgebung abgeführt werden, dass thermisch besonders gut leitfähige Schalterdosen (Gehäuse für die Steckdose) verwendet werden. Thermisch gut leitfähig sind beispielsweise Aluminium-Druckguss-Schalterdosen oder Schalterdosen aus thermisch gut leitfähigem Kunststoff. Das elektronische Bauteil sollte gut thermisch an die Schalterdose angebunden sein.
Das Vorhandensein des Schalters bzw. der Schalter kann in vorteilhafter Weise zum Bereitstellen einer Dimmfunktion genutzt werden. Dies wird ermöglicht, wenn eine Steuereinheit bereitgestellt ist, die ausgelegt ist, ein abwechselndes Ein- und Ausschalten zumindest eines der Schalter zu bewirken. Das Tastverhältnis zwischen Einschaltlänge und Ausschaltlänge bestimmt die übermittelte Leistung und daher die Helligkeit einer an die Steckdoseneinheit angeschlossenen Lichtquelle bei geeigneter Wahl derselben. Die Steuereinheit kann mit einem Betätigungselement wie beispielsweise einem Drehschalter zum Dimmen gekoppelt sein.
Neben Transistoren können auch elektromagnetisch betätigte Schalter verwendet werden. Derartige Schalter sind weniger empfindlich als Transistoren. Umgekehrt haben Transistoren den Vorteil, dass sie preisgünstiger und kompakter sind.
Neben der Ausführungsform, bei der in der Kontaktbuchse ein Sensor angeordnet ist, der erfasst, wie weit ein Stecker eingesteckt ist, kann in der Kontaktbuchse auch ein elektronischer Schalter angeordnet sein, bei dessen Schließen jeder Schalter von den in einer Leitung zwischen einem Eingangsanschluss und einer Kontaktbuchse angeordneten Schalter ebenfalls geschlossen wird. Es kann am Ende der Kontaktbuchse ein Mikroschalter bereitgestellt sein. Sowohl die Ausführungsform mit dem Sensor, also auch die mit dem Mikroschalter kann zuverlässig arbeiten, wobei der Grad der Zuverlässigkeit vom Wert und damit vom Preis der verwendeten Bauelemente abhängt. Die gewünschte Zuverlässigkeit und der gewünschte Preis können festlegen, wann die Ausführungsform mit dem Sensor und wann die mit dem elektronischen Schalter eingesetzt wird.
Die Erfindung kann auch rein mechanisch realisiert werden: So kann die Steckdose einen Mechanismus umfassen, der beim Einstecken und Ausstecken eines Steckers betätigt wird und der hierbei ein Schließen bzw. Öffnen jedes Schalters der in einer Leitung zwischen einem Eingangsanschluss und einer Kontaktbuchse angeordneten Schalter bewirkt. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass der Stecker beim Einstecken etwas gedreht werden muss, bevor die Stifte in Kontaktbuchsen eingeführt werden können. Ein Betätigen des Schalters kann dann mit der Drehung gekoppelt sein. Umgekehrt ist es auch möglich, dass zunächst die Stifte in Kontaktbuchsen eingesteckt werden und dann eine Drehung (ggf. unter Einschluss der Kontaktbuchsen) erfolgen muss, damit die Schalter geschlossen werden. Das Bereitstellen einer mechanischen Ausführungsform der Erfindung kann unter Sicherheitsaspekten vorteilhaft sein, möglicherweise ist diese Lösung auch die preisgünstigste Lösung. Hierfür wird in Kauf genommen, dass die Steckdosen gegenüber herkömmlicher Weise für Wechselspannungsnetze verwendeten Steckdosen in ihrem Aufbau stark umgestaltet werden müssen.
Die erfindungsgemäße Tastschaltereinheit umfasst eine Taste und einen in einer Leitung zwischen einem ersten Eingangsanschluss und einem zweiten Eingangsanschluss angeordneten Schalter, der durch die Taste schließbar ist, indem die Taste von einer Offenstellung in eine Schließstellung verbracht wird. Der Schalter ist durch die Taste öffenbar, indem die Taste aus der Schließstellung in die Offenstellung verbracht wird, wobei das Betätigen der Taste nicht mechanisch erfolgt, sondern über eine Signalabgabe ein Öffnen bzw. Schließen des Schalters bewirkt wird. Die Tastschaltereinheit ist über besagte Eingangsanschlüsse mit einem Gleichspannungsnetz verbindbar oder verbunden. In einer zweiten Leitung kann ein zweiter solcher Schalter angeordnet sein.
Das oben zum Einstecken des Steckers Gesagte ist somit auf das Betätigen der Taste übertragbar. Typischerweise ist die Taste bei einem Tastschalter eine Wipptaste. Dann kann die Wipptaste zunächst in einem vorbestimmten Winkel verkippt werden, ohne dass der Schalter geschlossen wird, und erst wenn sie eine Endstellung erreicht hat oder gerade erreicht, wird der Schalter geöffnet.
Die bevorzugten Ausführungsformen der Steckdoseneinheit können auch bei der erfindungsgemäßen Tastschaltereinheit analog verwirklicht sein. Insbesondere kann an einer Wipptaste ein Fortsatz angeordnet sein, der mit anderen Elementen so zusammenwirkt, wie es die Stifte des Steckers beim Einstecken eines solchen in die erfindungsgemäße Steckdoseneinheit tun. So kann auch hier der Fortsatz beim Verkippen der Wipptaste in den Erfassungsbereich eines Sensors gelangen, der den Schalter betätigt. Genauso kann der Fortsatz auch einen Mikroschalter betätigen.
In Gebäuden oder Gebäudeteilen finden die erfindungsgemäße Steckdoseneinheit und die erfindungsgemäße Tastschaltereinheit ihre bevorzugte Anwendung, insbesondere auch eine Mehrzahl von solchen Steckdoseneinheiten und Tastschaltereinheiten.
Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung unter Bezug auf die Zeichnung beschrieben, in der

FIG 1: den Schaltplan einer Steckdoseneinheit gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht und
FIG 2: den Schaltplan einer Steckdoseneinheit gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht und
FIG 3: den Schaltplan einer Tastschaltereinheit gemäß einer Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht.

Eine in Fig. 1 schematisch gezeigte und im Ganzen mit 10 bezeichnete Steckdoseneinheit umfasst eine Steckdose, von der symbolisch Kontaktbuchsen 12a und 12b dargestellt sind, in die Stifte 14a, 14b eines Steckers 16 einsteckbar sind, um über ein Steckerkabel 18 ein in der Figur nicht gezeigtes Gerät anzuschließen. Die Steckdoseneinheit weist einen Eingangsanschluss 20a und einen Eingangsanschluss 20b auf. Der Eingangsanschluss 20a ist über eine Leitung 22a mit der Kontaktbuchse 12a verbunden, und der Eingangsanschluss 20b über eine Leitung 22b mit der Kontaktbuchse 12b verbunden. In der Leitung 22a und der Leitung 22b ist jeweils eine Schaltereinheit 24a, 24b angeordnet. Die Schaltereinheiten 24a bzw. 24b umfassen einen MOSFET 26a bzw. 26b als Schalter, der das eigentliche in der Leitung 22a bzw. 22b angeordnete Element darstellt. Bei den Schaltereinheiten 24a und 24b kann es sich um an sich aus dem Automobilbau in den dort bereitgestellten Gleichspannungsnetzen bekannte Schaltereinheiten handeln, die gegebenenfalls in ihrer Spannungsauslegung angepasst sind. Sie werden mit einer Versorgungsspannung von vorliegend 5 V versorgt. Die Versorgungsspannung VCC 5V und die Referenzspannung RESET werden durch eine Spannungsversorgungseinheit 28 bereitgestellt, die mit einem Eingangsanschluss 20b gekoppelt ist. Über einen Spannungsabfall an den Schaltern 26a und 26b kann eine Diagnose durchgeführt werden, wofür symbolisch der Buchstabe "D" hinter einem Widerstand 30a bzw. 30b gezeigt ist. Die Schaltereinheiten 24a und 24b können somit eine Selbstdiagnose dahingehend durchführen, ob der MOSFET 26a bzw. 26b funktionsfähig ist. Im Falle eines negativen Ausgangs der Diagnose wird über einen ebenfalls mit D bezeichneten Steuerausgang ein LED-Treiber 32 aktiviert, der dafür sorgt, dass eine LED 34 leuchtet. Der LED-Treiber 32 wird ebenfalls von der Spannungsversorgungseinheit 28 mit Spannung versorgt. Alternativ zum Anzeigen eines Defekts einer der Schaltereinheiten 24a und 24b durch Leuchten einer Leuchtdiode 34 (oder auch zusätzlich) kann ein Diagnoseergebnis über eine serielle Schnittstelle 35 an einen Bus 36 übermittelt werden. Es kann sich um ein in dem Gebäude, in dem die Steckdoseneinheit 10 eingesetzt wird, verlegten Bus 36 handeln, der mit einer zentralen Steuereinheit (nicht gezeigt) im Gebäude gekoppelt ist, so dass dieser bekannt ist, welcher Schalter 24a und 24b nicht funktionsfähig ist.
Neben einem Überspannungsschutz 37 kann ein Schutz vor Überlast in den Schaltereinheiten 24a und 24b vorgesehen sein. Die eigentliche Aufgabe der Schaltereinheiten 24a und 24b besteht darin, die Kontaktbuchsen 12a und 12b von einem an den Eingangsanschlüssen 20a und 20b anliegenden Netz (vergleiche die Symbole "+" und "-" für Anschlüsse des Gleichspannungsnetzes) zu trennen, während ein Stecker 16 eingesteckt bzw. ausgesteckt wird. Hierzu ist in der Kontaktbuchse 12b ein Sensor 38 angeordnet, der beispielsweise als Lichtschrankensensor ausgebildet sein kann. Dem Sensor 38 ist eine Auswerteeinheit 40 nachgeordnet, die ebenfalls von der Spannungsversorgungseinheit 28 mit Strom versorgt wird. Durch den Sensor 38 wird erfasst, wenn der Stift 14b den Bereich der Kontaktbuchse 12b erreicht hat, in dem der Sensor 38 angeordnet ist, vorliegend vollständig eingesteckt ist. Erfasst der Sensor 38, dass ein Stift 14b eingesteckt ist, sollen die MOSFETs 26a und 26b durchgeschaltet werden, denn der Einsteckvorgang ist beendet und die zuvor geöffneten Schaltereinheiten 24a und 24b können geschlossen werden. Zu diesem Zweck ist die Steuer- und Auswerteeinheit 40, die die Messsignale des Sensors 38 empfängt und auswertet, mit dem Gate 42a bzw. 42b der MOSFETs 26a bzw. 26b gekoppelt, im Falle des MOSFET 26a ist dazwischen noch eine Ladungspumpe 44 angeordnet. Sobald der Stecker 16 vollständig eingesteckt ist, bewirkt die Auswerte- und Steuereinheit 40, dass die Schalter in den Schaltereinheiten 24a und 24b geschlossen werden. Somit liegt die Gleichspannung an den Kontaktbuchsen 12a und 12b und über diese an den Stiften 14a und 14b an. Beim Herausziehen des Steckers 16 kehrt sich der Prozess um: Durch den Sensor 38 wird erfasst, dass der Stift 14b nicht länger in der Kontaktbuchse 12b steckt, und durch die Auswerte- und Steuereinheit 40 werden die MOSFETs 26a und 26b wieder geöffnet.
Dadurch, dass die Spannungszu- und -abschaltung über elektronische Schalter erfolgt, während die Steckverbindung geschlossen ist, werden Lichtbögen vermieden. Gleichspannung liegt jedoch an, wenn der Stecker 16 vollständig eingesteckt ist. Die Kontaktbuchsen 12a und 12b können wie bei einer herkömmlichen, für Wechselspannungsnetz vorgesehenen Steckdose ausgestaltet sein, bevorzugt sind sie etwas tiefer ausgestaltet, so dass der Sensor 38 sich an einer Stelle befindet, die von einem Kontaktstift eines herkömmlichen Steckers nicht erreicht wird. Bei dem zum Anschluss eines mit Gleichspannung zu betreibenden Verbrauchers dienenden Steckers 16 sind die Stifte 14a und 14b dann länger ausgebildet als bei einem herkömmlichen Stecker. Sie können einen größeren Durchmesser aufweisen als bei herkömmlichen Steckern, so dass der Stecker 16 nicht in eine herkömmliche Steckdose einsteckbar ist. Ansonsten kann jedoch auf sämtliche, in der Gestaltung von Steckdosen für Wechselspannungsnetze bekannten Techniken zurückgegriffen werden.
Eine alternative Ausführungsform einer Steckdoseneinheit ist in Fig. 2 schematisch dargestellt und mit 10' bezeichnet. Gleiche Bauteile oder Elemente sind hierbei mit den gleichen Bezugszahlen wie in Fig. 1 versehen. Bei der Steckdoseneinheit 10' aus Fig. 2 sind anstelle der Transistoren 26a und 26b aus der Steckdoseneinheit 10 herkömmliche, für den Einsatz in Gleichspannungsanwendungen geeignete Relaiskontakte 46a, 46b verwendet, die durch Anwendung einer Relaisspule 48 geöffnet und geschlossen werden, so dass sie gemeinsam mit dieser ein Relais bzw. Schütz bilden. Das Relais arbeitet dann, wenn ein interner Schalter 50 einer dem Sensor 38 nachgeordneten Steuer- und Auswerteeinheit 52, die vorliegend an die Stelle der Steuer- und Auswerteeinheit 40 tritt, geschlossen wird. Dem Relais 48 ist hierbei eine Freilaufdiode 54 parallel geschaltet. Relais 48 und Schalter 50 sind in einer Verbindungsleitung 56 zwischen den Leitungen 22a und 22b angeordnet, so dass ein herkömmlicher Gleichstrom fließt. Die Steuer- und Auswerteeinheit 52 ist mit der Leitung 22a gekoppelt und wird so mit Betriebsspannung versorgt.
Die Steckdoseneinheit 10' unterscheidet sich von der Steckdoseneinheit 10 lediglich in der Ausgestaltung der Schalter, nicht aber in der prinzipiellen Funktionsweise. Somit wird auch hier ein Lichtbogen wirksam unterdrückt, solange der Stecker 16 eingesteckt oder herausgezogen wird.
Bei den Ausführungsformen gemäß Fig. 1 und Fig. 2 (Steckdoseneinheiten 10 und 10') kann der Sensor 38 jeweils durch einen Mikroschalter ersetzt werden, der beim Einstecken des Stifts 14b geschlossen wird. Dadurch kann ein Hilfsstromkreis geschlossen werden, und dessen Schließen kann durch die Steuer- und Auswerteeinheit 40 bzw. 52 erfasst werden. Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2 (Steckdoseneinheit 10') kann der Mikroschalter auch direkt den Schalter 50 ersetzen.
Der Sensor 38 bzw. ein Mikroschalter ist bei den Steckdoseneinheiten 10 und 10' lediglich in der Kontaktbuchse 12b angeordnet. Es wird hierbei davon ausgegangen, dass der Stift 14a gleichzeitig mit dem Stift 14b eingesteckt ist, so dass auf einen zweiten Sensor bzw. zweiten Mikroschalter verzichtet werden kann. Es werden jedoch gleich zwei Schaltereinheiten 24a, 24b bzw. zwei Schalter 46a, 46b betätigt. Grundsätzlich sind Ausführungsformen denkbar, bei denen nur eine Schaltereinheit 24a bzw. ein Schalter 46a vorgesehen ist, insbesondere, wenn ein Eingangsanschluss 20b direkt mit Masse verbunden ist. Die Ausführungsform mit zwei Schaltereinheiten 24a, 24 b bzw. zwei Schaltern 46a, 46b hat jedoch den Vorteil, dass sie auch noch dann funktioniert, wenn eine der jeweiligen Schaltereinheiten bzw. einer der jeweiligen Schalter ausfällt, es ist die so genannte Einfehlerredundanz gegeben.
Die bei den erfindungsgemäßen Steckdoseneinheiten 10 und 10' verwendeten Konstruktionsprinzipien können auch bei einer Tastschaltereinheit eingesetzt werden. Fig. 3 zeigt schematisch eine im Ganzen mit 58 bezeichnete Tastschaltereinheit. Der Tastschaltereinheit 58 sind Leitungen 60 und 62 zugeordnet. In den Leitungen 60 und 62 sind Schalter 64 und 66 angeordnet, vorliegend MOSFETs. Dadurch kann es keine Lichtbögen beim Schalten geben. Die Tastschaltereinheit 58 weist eine herkömmliche Taste 68 auf. Diese kann gemäß dem Pfeil 70 verschwenkt werden. Vorliegend ist an der Taste 68 kein Element angeordnet, das unmittelbar einen Kontakt schließt. Stattdessen ist an der Taste 68 ein Fortsatz 72 angeordnet. Durch Verschwenken der Taste 68 gemäß dem Pfeil 70 wird der Fortsatz 72 an der Taste 68 in den Bereich eines Sensors 74 bewegt. Der Sensor 74 steht in Verbindung mit einer Steuer- und Auswerteeinheit 76, die die Schalter 64 und 66 ansteuert. Erst, wenn der Fortsatz 72 den Sensor 74 erreicht hat, schließen die Schalter 64 und 66. Bei der Tastschaltereinheit 58 gemäß Fig. 3 entspricht der Fortsatz 72 in seiner Funktion genau dem Stift 14b bei der Steckdoseneinheit 10 bzw. 10' aus Fig. 1 bzw. Fig. 2. Die Schalter 64 und 66 können abweichend von der vorliegenden Darstellung durch ein Relais wie bei der Steckdoseneinheit 10' aus Fig. 2 betätigt werden, es ist genauso auch möglich, Schaltereinheiten nach Art der Schaltereinheiten 24a und 24b bereitzustellen. Die Tastschaltereinheit 58 weist ebenfalls die Einfehlerredundanz auf, weil zwei Schalter 64 und 66 bereitgestellt sind.
Die Steckdoseneinheiten 10 und 10' wie auch die Tastschaltereinheit 58 sind für den Einsatz in einem Gebäude oder Gebäudeteil wie einer Wohnung oder einer einzelnen Wand vorgesehen.
Bezugszeichenliste

10, 10': Steckdoseneinheiten
12a, 12b: Kontaktbuchsen
14a, 14b: Stifte
16: Stecker
18: Steckerkabel
20a, 20b: Eingangsanschlüsse
22a, 22b, 60, 62: Leitungen
24a, 24b: Schaltereinheiten
26a, 26b: MOSFETs
28: Spannungsversorgungseinheit
30a, 30b: Widerstände
32: LED-Treiber
34: LED
35: serielle Schnittstelle
36: Bus
37: Überspannungsschutz
38, 74: Sensoren
40, 52, 76: Steuer- und Auswerteeinheiten
42a, 42b: Gates
44: Ladungspumpe
46a, 46b, 64, 66: Schalter
48: Relais
50: interner Schalter
54: Diode
56: Verbindungsleitung
58: Tastschaltereinheit
68: Taste
70: Kipprichtung der Taste angebender Pfeil
72: Fortsatz

Claims

Steckdoseneinheit (10, 10') mit einer Steckdose, wobei die Steckdose eine erste und eine zweite Kontaktbuchse (12a, 12b) aufweist, in die Stifte (14a, 14b) eines Steckers (16) einsteckbar sind, und mit einem ersten und einem zweiten Eingangsanschluss (20a, 20b), über die die Steckdoseneinheit mit einem Gleichspannungsnetz verbindbar oder verbunden ist, wobei der erste Eingangsanschluss (20a) über eine erste Leitung (22b) mit der ersten Kontaktbuchse (12a) verbunden ist und der zweite Eingangsanschluss (20b) über eine zweite Leitung (22b) mit der zweiten Kontaktbuchse (12b) verbunden ist, und wobei in der ersten und/oder der zweiten Leitung (22a, 22b) ein Schalter (24a, 24b; 46a, 46b) angeordnet ist, der durch Einstecken eines Steckers (16) in die Steckdose geschlossen wird und/oder durch Herausziehen eines Steckers (16) aus der Steckdose geöffnet wird.
Steckdoseneinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in oder an zumindest einer Kontaktbuchse (12b) ein Sensor (38) angeordnet ist zum Erfassen, ob ein Stift (14b) bis zu einer vorbestimmten Tiefe in die Kontaktbuchse (12b) gesteckt wird oder gesteckt ist, und wobei dem Sensor (38) einer Auswerte- und Steuereinheit (40, 52) nachgeordnet ist, die dazu ausgelegt ist, in Abhängigkeit von einem solchen Erfassen ein Schließen bzw. Öffnen des Schalters (24a, 24b; 46a, 46b) zu bewirken.
Steckdoseneinheit (10, 10') nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Sensor (38) eine Lichtschrankeneinrichtung bereitgestellt ist.
Steckdoseneinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor ein kapazitiver Sensor ist.
Steckdoseneinheit (10) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Schalter (26a, 26b) einen Transistor umfasst, der durch die Auswerte- und Steuereinheit (40) schaltbar ist.
Steckdoseneinheit (10) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Schalter (26a, 26b) Teil einer Schaltereinheit (24a, 24b) ist, die einen integrierten Überlastschutz aufweist.
Steckdoseneinheit (10) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Schalter (26a, 26b) Teil einer Schaltereinheit (24a, 24b) ist, die eine Diagnoseeinheit (D) zum Überprüfen der Funktionsfähigkeit des Schalters (26a, 26b) aufweist.
Steckdoseneinheit nach einem der Ansprüche 5 bis 7, gekennzeichnet durch eine Steuereinheit, die ausgelegt ist, ein abwechselndes Ein- und Ausschalten zumindest eines der Schalter zu bewirken.
Steckdoseneinheit (10') nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass jeder in einer der Leitungen (22a, 22b) angeordnete Schalter (46a, 46b) elektromagnetisch betätigt wird.
Steckdoseneinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Kontaktbuchse ein elektronischer Schalter angeordnet ist, bei dessen Schließen jeder Schalter in einer Leitung zwischen einem Eingangsanschluss und einer Kontaktbuchse ebenfalls geschlossen wird.
Steckdoseneinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steckdose einen Mechanismus umfasst, der beim Einstecken und Herausziehen eines Steckers betätigt wird und der hierbei ein Schließen bzw. Öffnen jedes Schalters bewirkt.
Tastschaltereinheit (58), mit einer Taste (66) und einem in einer ersten Leitung (60, 62) angeordneten Schalter (64, 66), der durch die Taste (66) schließbar ist, indem die Taste (68) von einer Offenstellung in eine Schließstellung verbracht wird, und der durch die Taste (68) öffenbar ist, indem die Taste (68) aus der Schließstellung heraus in die Offenstellung verbracht wird, wobei das Betätigen der Taste eine Signalabgabe zum Öffnen bzw. Schließen des Schalters (64, 66) bewirkt.
Gebäude oder Gebäudeteil mit einer Steckdoseneinheit (10, 10') nach einem der Ansprüche 1 bis 11 und/oder einer Tastschaltereinheit (58) nach Anspruch 12.