ITMI20130477A1 - Giunto magnetico di sicurezza per connessioni elettroniche ed ottiche - Google Patents

Description

<DESCRIZIONE della domanda di brevetto per invenzione >industriale avente TITOLO: «giunto magnetico di sicurezza <per connessio ni elettroniche e d ottiche». >

1. CAMPO DELLA TECNICA

Questa  invenzione  industriale  appartiene  al  campo  della  tecnica  dei  sistemi  di  connessione  magnetici,  ovvero,  di  quei  sistemi  di  accoppiamento,  tra  due  connettori,  intesi  a  facilitare  l’impegno  e  il  disimpegno  della  connessione,  costituita  da  due  connettori  mantenuti  insieme  mediante  forze  di  attrazione  magnetica. 

I  connettori  che  caratterizzano  il  trovato,  realizzano  delle  connessioni elettroniche e/o elettriche di bassa potenza, potendo  generalmente trasmettere potenze dell’ordine di qualche watt.  Alcune implementazioni del trovato, sono dotate di connettori  che  in  aggiunta  alle  connessioni  elettriche  e/o  elettroniche,  realizzano anche delle connessioni ottiche per mezzo di sistemi di  connessione per fibre ottiche. 

2. STATO DELLA TECNICA

Con  il  brevetto  d’invenzione  industriale  N°  US  7.517.222.B1  del  14/4/2009,  si  è  protetta  l’invenzione  di  un  collegamento  elettrico  attuato  e  mantenuto  per  mezzo  di  forze  magnetiche,  usato  per  i  collegamenti  d’alimentazione  di  bassa  tensione.  Si  tratta  essenzialmente  del  brevetto  inerente  il  connettore magsafe dell’azienda Apple inc. 

Lo  stato  della  tecnica  è  attualmente  rappresentato  dall’evoluzione  del  brevetto  di  cui  sopra,  nel  brevetto  per  invenzione  industriale  N°  US  7.841.776.B2  del  30/11/2010  che,  essenzialmente  aggiunge,  alla  connessione  elettrica,  una  connessione ottica  e un  adattatore dotato di più  connettori,  che  consente  di  collegare  dispositivi  con  connettori  appartenenti  a  standard industriali diversi.

3. PROBLEMA TECNICO

Le  connessioni  via  cavo  sono  tra  le  più  usate  nelle  apparecchiature  elettroniche  e  informatiche,  ma  se  accidentalmente viene  tirato  il cavo di collegamento,  l’attrito e  la  resistenza opposta dai vincoli meccanici costituenti  le connessioni,  possono  fare  in modo  che  si  arrechino  danni  alla  connessione  e  anche  alle  apparecchiature  elettroniche  collegate.  È  possibile  persino  che  l’utente  inciampando  su  una  connessione  cada  rovinosamente procurandosi danni fisici e persino la morte. 

Inoltre,  non  è  agevole,  per  l’utente,  collegare  un  connettore  nella  presa,  infatti,  come  ad  esempio  nel  caso  della  connessione  USB,  i cui  i connettori hanno  il profilo sagomato e devono essere  inseriti  facendo  combaciare  i  lati  nel  modo  corretto,  prima  di  effettuare  la  connessione  è,  comunque,  necessario  che  l’utente  distingua  il profilo  sagomato,  sia del  connettore maschio  che del  connettore  femmina,  profilo  sagomato  che  non  è  facilmente  distinguibile dal comune utente e che, per questo, spesso, cerca di  effettuare la connessione, inutilmente, nel modo errato. 

I  connettori,  solitamente,  fanno  parte  di  standard  non  modificabili  dalle  singole  aziende  sicché,  non  è  possibile,  per  il  momento,  commercializzare  apparecchiature  elettroniche  con  connettori magnetici, per ovvi problemi di  compatibilità,  a meno  che, si tratti di connettori, come ad esempio quelli d’alimentazione,  (è proprio questo il caso dei brevetti d’invenzione industriale citati  sopra) costruiti secondo standard proprietari di singole aziende. 

4. LA SOLUZIONE AI PROBLEMI

Poiché  non  è  possibile,  per motivi  di  compatibilità,  costruire  dei dispositivi elettronici con connettori magnetici, a meno che si  tratti  di  connettori  d’alimentazione,  la  soluzione  trovata  al  problema consiste nell’inserire tra la connessione, una connessione  magnetica,  attuata  mediante  i  connettori  magnetici  di  due  adattatori elettrici. 

Si  sottolinea  che,  il  trovato  non  è  soltanto  una  connessione  elettrica  attuata  mediante  due  adattatori  elettrici,  ma  sostanzialmente  un  giunto  meccanico  funzionante  con  forza  magnetica, analogamente a come,  in un autoveicolo,  la  frizione è  un giunto meccanico funzionante con la forza d’attrito. 

La soluzione trovata al problema consiste, quindi, nell’inserire  nel collegamento via cavo una connessione  in cui  i due connettori  sono mantenuti insieme, non da forze meccaniche dovute a vincoli  di tipo meccanico, come nei tradizionali sistemi di connessione, ma  dalla  sola  forza  di  attrazione  magnetica  generata  da  magneti  permanenti,  in  modo  che  le  due  parti  si  distacchino  immediatamente,  se  il  cavo  viene  sottoposto  a  una  forza  di  trazione o  flessione meccanica al di  sopra di un prefissato  valore  posto  come  soglia  e  dovuto  alla  forza  di  attrazione  magnetica  generata  dai  magneti  permanenti.  In  tal  modo  le  due  parti  che  costituiscono  il  giunto  si  distaccano  immediatamente  se  il  cavo  costituente la connessione viene inavvertitamente tirato, evitando,  in  tal  modo,  che  si  arrechino  danni  al  collegamento,  alle  apparecchiature collegate e alle persone. 

Può  essere  conveniente  un’implementazione  del  trovato  che  utilizza  due  adattatori  non  dotati  di  cavo,  come  quelli  mostrati  nella figura 1, poiché si può presumere che  l’utente possieda già  i  cavi della connessione e voglia soltanto una connessione più sicura.  Naturalmente nulla cambia se si utilizza un adattatore o entrambi  gli adattatori dotati di cavi di collegamento tra i due connettori.  Se si utilizzano due adattatori non dotati di cavo, come quelli  mostrati  nella  figura  1,  l’adattatore  con  il  connettore meccanico  (USB)  maschio  (5)  va  inserito  sul  connettore  meccanico  (USB)  femmina presente  sull’apparecchiatura  informatica  (1)  (si  vedano  le figure da 6 a 9), mentre, per l’altra parte del giunto, l’adattatore  con  il  connettore  meccanico  (USB)  femmina  (6)  va  inserita  sul  connettore  meccanico  (USB)  maschio  presente  all’estremità  del  cavo della periferica che si vuole collegare  (si vedano  le  figure da  10  a  14).  Si  evidenzia  che,  in  tal  modo,  si  è  “trasformato”  il  connettore  USB  femmina  presente  sull’apparecchiatura  informatica,  in un connettore magnetico  femmina e  il connettore  USB maschio del cavo di collegamento, in un connettore magnetico  maschio.  La soluzione trovata allo scopo di facilitare il collegamento ha il  profilo  dei  connettori  non  sagomato,  e  per  questo  motivo  i  connettori  possono  essere  accoppiati  tra  loro  in  due  differenti  diverse configurazioni meccaniche. 

Poiché,  però,  i  collegamenti  elettrici  sono  polarizzati,  onde  evitare  che  l’utente  colleghi  il  connettore  invertendo  le  polarità,  causando,  in tal modo,  il malfunzionamento o  il danneggiando dei  dispositivi  elettronici,  è  necessario  trovare  delle  soluzioni  che  evitino questa evenienza. 

Una soluzione possibile consiste nel raddoppio del numero di  contatti.  Supponiamo,  infatti,  di  avere  una  connessione  con  connettori  aventi  il  profilo  meccanicamente  non  sagomato,  che  permetta,  quindi,  più  di  una  configurazione  di  connessione  e  supponiamo  che  la  connessione  sia  polarizzata  elettricamente  e  con  due  contatti.  La  mancanza  di  sagomatura  può  far  sì  che  l’utente  colleghi  il  connettore  invertendo  la  polarità  dei  due  contatti,  invertendo  ad  esempio  il  polo  positivo  con  il  polo  negativo. Per impedire che questo accada basta disporre i contatti  su  un  segmento  e  raddoppiarli  posizionandoli  simmetricamente  rispetto  al  centro  del  segmento.  Nell’esempio  della  connessione  con  due  contatti:  uno  positivo  e  l’altro  negativo,  per  impedire  all’utente di invertire le polarità, basta creare una connessione con  due  poli  positivi  e  due  poli  negativi  disposti  su  un  segmento  e  simmetricamente rispetto al centro, ovvero: (+ ‐ ‐+) o(‐ + +‐). 

Tuttavia,  il raddoppio del numero dei contatti è una soluzione  vantaggiosa  se  i  contatti  sono pochi,  ad esempio: due o quattro,  ma quando  i contatti sono una decina o una dozzina  il  raddoppio  del loro numero diventa svantaggioso in termini economici. 

Allo  scopo  di  evitare  il  raddoppio  del  numero  di  contatti,  un’implementazione  del  trovato,  utilizza  un  selettore  automatico  per effettuare  automaticamente  i  collegamenti elettrici e/o ottici  nel  modo  corretto,  indipendentemente  dalla  configurazione  con  cui  sono  collegati  i  due  connettori  magnetici.  Il  selettore  automatico  sopperisce alla  carenza di una  sagomatura meccanica  dei  profili  dei  connettori,  effettuando  automaticamente  le  connessioni elettriche e/o ottiche nel modo corretto. 

Un  ulteriore  implementazione  del  trovato  fa  uso  della  polarizzazione  magnetica  per  sopperire  alla  mancanza  di  sagomatura  dei  profili  dei  connettori magnetici.  In  sostanza,  con  una sorta di “sagomatura magnetica” dei profili, le configurazioni di  connessione errate  trovano omologhi magneti, omopolari sui due  connettori  creando  forze  di  repulsione  che  impediscono  la  connessione,  mentre,  le  configurazioni  di  connessione  corrette  trovano omologhi magneti, eteropolari sui due connettori creando  forze di attrazione, consentendo e mantenendo la connessione. 

5. EFFETTI VANTAGGIOSI DELL’INVENZIONE

L’effetto vantaggioso del  trovato consiste nell’impedire che si  producano danni alle  connessioni  via  cavo e alle apparecchiature  collegate, in seguito a trazioni accidentali del cavo di collegamento,  inoltre,  il  trovato  impedisce  che  qualcuno  possa  cadere,  rovinosamente, inciampando, su un cavo. 

Un  altro  effetto  vantaggioso  del  trovato  consiste  nella  semplicità  d’utilizzo  della  connessione,  infatti,  con  il  trovato  è  molto più semplice stabilire il collegamento, basta avvicinare le due  parti  che  costituiscono  il  giunto  magnetico  e  questo  si  collega  automaticamente grazie alle forze magnetiche.  Un ulteriore effetto vantaggioso del  trovato  consiste nel non  necessitare  che  l’utente  distingua  la  sagomatura  meccanica  del  profilo  dei  connettori.  Basta,  infatti,  accostare  le  due  parti  del  giunto magnetico ed  il gioco è fatto. Le forze magnetiche entrano  in  azione  e  collegano,  “automaticamente”  la  connessione  e  “automaticamente”  sono  effettuate  la  connessione  elettriche  nel  modo corretto, senza alcun intervento da parte dell’utente.  Infine, vi è anche la comodità d’uso nel togliere la connessione,  basta, infatti, semplicemente tirare il filo. 

6. DESCRIZIONE APPROFONDITA

Il trovato si compone di due parti meccanicamente distinte tra  loro,  che  sono,  sostanzialmente,  due  adattatori,  ciascuno  con  almeno  un  connettore  magnetico  e  almeno  un  connettore  meccanico, ad esempio: un adattatore composto da un connettore  meccanico USB maschio di  tipo A  e da un  connettore magnetico  maschio  e  un  adattatore  composto  da  un  connettore meccanico  USB femmina di tipo A e da un connettore magnetico femmina.  I due adattatori che compongono il giunto magnetico, possono  essere connessi tra  loro accostando  i connettori magnetici poiché,  in  tal  modo,  le  forze  magnetiche  di  attrazione  agiscono,  avvicinando  i  connettori  sino  a  porli  in  contatto  meccanico,  stabilendo  in tal modo e mantenendo  le connessioni tra  i contatti  elettrici e/o ottici dei due connettori. 

La connessione tra i due adattatori è interrompibile applicando  una  forza di  trazione maggiore della  forza magnetica di adesione  esercitata tra i due adattatori dagli elementi magnetici. 

Nella  figura  1  sono  mostrati  i  due  adattatori  (5)  e  (6),  che  compongono  il  trovato.  Nella  parte  inferiore  della  figura  è  mostrato  l’adattatore  (5)  composto  da  una  connettore  USB  maschio  (19)  e  da  un  connettore  magnetico  femmina  (8)  con  quattro  contatti  elettrici.  Nella  parte  superiore  della  figura  è  mostrato l’adattatore (6) composto da un connettore USB femmina  (18)  e  da  un  connettore  magnetico  maschio  (7),  con  quattro  contatti. L’adattatore (5) mostrato nella parte inferiore della figura  1, è mostrato dettagliatamente nella figura 9, dove sono mostrati i  quattro contatti elettrici (14, 15, 16, 17) del connettore magnetico  femmina, ed è evidenziato il blocco costituito dal magnete (12) che  serve  ad  attrarre  il  corrispondente  blocco  in  materiale  ferromagnetico (22) che si trova sull’altro adattatore. L’adattatore  (6)  mostrato  nella  parte  superiore  della  figura  1,  è  mostrato  dettagliatamente  nella  figura  14  dove  sono  mostrati  i  quattro  contatti elettrici maschili (23, 24, 25, 26) del connettore magnetico  maschio,  ed  è  evidenziato  il  blocco  di  materiale  ferromagnetico  (22) che viene attratto dal corrispondente blocco del magnete (12),  che si trova sull’altro adattatore . 

I  connettori  USB  maschio  e  femmina  hanno  il  profilo  di  connessione  sagomato  in modo da potersi connettere  soltanto  in  un modo, per questo motivo non vi è possibilità d’errore quanto si  collegano  due  connettori  USB,  i  contatti  elettrici  si  possono  collegare soltanto nel modo corretto. 

Per  quanto  concerne  il  trovato,  i  connettori  magnetici  che  collegano  elettricamente  le  sue  due  parti,  non  hanno  il  profilo   meccanicamente sagomato e consentono  il collegamento elettrico  in due modi distinti, e per questo motivo è possibile effettuare  le  connessioni elettriche in modo del tutto errato, fatto che potrebbe  causare il malfunzionamento del collegamento USB. 

Per  motivi  di  comodità  d’uso  non  ha  senso  sagomare  meccanicamente il profilo dei connettori magnetici. 

Allo scopo di supplire alla mancanza di sagomatura meccanica <dei connettori, si sono trovate tre soluzioni:  >

� la  prima  consiste  nel  raddoppio  del  numero  di  contatti  elettrici  in  modo  che  indipendentemente  dalla  configurazione meccanica  con  cui  sono accoppiati  i due  connettori  magnetici  le  connessioni  elettriche  siano <comunque collegate correttamente; >

� la  seconda  soluzione  consiste  nel  sagomare  magneticamente  i  due  connettori,  in  modo  che  se  accostati  nella  configurazione  elettricamente  errata  i  connettori  sono  respinti  dalle  forze  di  repulsione  magnetica e  connessi magneticamente nel modo giusto  dalle forze di attrazione magnetica; 

� la  terza  soluzione  consiste  nell’utilizzo  di  un  selettore  automatico che percependo  i valori elettrici presenti sul  connettore  magnetico,  selezioni  di  conseguenza  la  connessione con il connettore meccanico. 

Analizziamo  la  soluzione  del  raddoppio  del  numero  dei  contatti. Supponiamo, di avere una connessione in cui i connettori  hanno  i  profili  non  meccanicamente  sagomati  ma  che  la  connessione  sia polarizzata elettricamente e  con due  contatti.  La  mancanza  di  profilatura meccanica  dei  connettori  può  far  sì  che  l’utente  colleghi  il  connettori  invertendo  la  polarità  dei  due  contatti,  invertendo  ad  esempio  il  polo  positivo  con  il  polo  negativo. Per impedire che questo accada basta disporre i contatti  su un segmento e raddoppiarli simmetricamente rispetto al centro  del  segmento.  Nell’esempio  del  collegamento  con  due  fili,  il  positivo e negativo, per  impedire all’utente di  invertire  le polarità  basta  creare  una  connessione  con  due  poli  positivi  e  due  poli  negativi, disposti simmetricamente rispetto al centro, ossia:(+ ‐ ‐+)  o  (‐      ‐).  In  tal  modo  anche  invertendo  meccanicamente  la  connessione, dal punto di vista elettrico nulla cambia. 

Per  quanto  concerne  la  soluzione  della  polarizzazione  magnetica,  supponiamo  di  avere  una  connessione  con  due  soli  contatti,  uno  positivo  e  l’altro  negativo  e  che  i  due  contatti  del  connettore  siano  disposti  su  una  segmento  e  simmetricamente  rispetto ad un centro.  In questo modo vi sono una configurazione  corretta  ed  una  errata  con  le  quali  possono  essere  accoppiati  i  connettori magnetici. Se pero si polarizzano magneticamente  i  lati  dei  due  connettori,  ovvero:  (N+‐S)(S+‐N),  questi  si  respingeranno  tentando  una  connessione  errata  e  si  connetteranno  nella  configurazione elettrica corretta. 

Per  quanto  concerne  la  soluzione  costituita  da  un  circuito  selettore automatico che si occupa di selezionare correttamente  i  collegamenti  elettrici  e/o  ottici  tra  i  due  adattatori  che  compongono  il  trovato,  affinché  indipendentemente  dalla  configurazione  con  la  quale  i  due  connettori  magnetici  sono  collegati,  i  contatti  elettrici  del  collegamento  corrispondano  correttamente,  si  è  adottata  una  soluzione  elettromeccanica  utilizzante un micro relè montato sull’adattatore. Questa soluzione  si  presta  alla  trasmissione  di  segnali  elettrici  sia  analogici  che  digitali e anche alla trasmissione d’energia elettrica ed è per questo  che  la  si  è  adottata  su  un  collegamento  USB.  E’  possibile,  naturalmente adottare altre soluzioni. 

Si  è  adottata  la  soluzione  di  alloggiare  il  circuito  selettore  automatico sull’adattatore costituito dal connettore USB  femmina  e  dal  connettore magnetico maschio,  per motivi  di  semplicità  di  realizzazione che, per motivi di semplicità espositiva non vengono  qui specificati. 

 

7. DESCRIZIONE DELLE FIGURE

La  figura  1  mostra  i  due  adattatori  (5)  e  (6),  fisicamente  distinti, che compongono il giunto magnetico. Nella parte inferiore  della figura è mostrato l’adattatore (5) composto da un connettore  USB maschio di tipo A (19) e da un connettore magnetico femmina  (8). Nella parte  superiore della  figura  è mostrato  l’adattatore  (6)  composto da un  connettore USB  femmina di  tipo A  (18) e da un  connettore magnetico maschio (7). 

La  figura  2  mostra  ancora  i  due  adattatori  (5)  e  (6),  che  compongono  il  giunto  magnetico.  In  questa  figura  però  i  due  adattatori magnetici  (5)  e  (6)  sono  stati  accostati  al  punto  in  cui  entrano  in  azione  le  forze  di  attrazione  magnetica.  Sono  evidenziati:  il connettore USB maschio di tipo A (19),  il connettore  magnetico femmina (8), il connettore USB femmina di tipo A (18) e  il connettore magnetico maschio (7). 

La  figura  3  mostra  ancora  i  due  adattatori  (5)  e  (6),  che  compongono  il  giunto magnetico  trovato.  In questa  figura però  i  due connettori magnetici, dopo essere state avvicinati, come nella  figura  2,  si  sono  accoppiati  per  via  della  forza  di  attrazione  magnetica.  Sono evidenziati:  il  connettore USB maschio di  tipo A  (19),  il  connettore  magnetico  femmina  (8),  il  connettore  USB  femmina di tipo A (18) e il connettore magnetico maschio (7). 

La  figura  4  mostra  un  dispositivo  informatico  (1)  dotato  di  connettore USB femmina di tipo A (2). 

La  figura  5 mostra  lo  stesso  dispositivo  informatico  (1)  della  figura  4,  al  quale  è  stato  collegato  un  cavo  (4),  inserendo  il  connettore USB maschio di  tipo A  (3), di cui è dotato  il  cavo, nel  connettore  USB  femmina  di  tipo  A,  di  cui  è  dotato  dispositivo  informatico  (1).  Come  si  vede,  il  cavo  (4)  può  essere  tirato  danneggiando il dispositivo informatico (1). 

La figura 6 mostra il dispositivo informatico (1) della figure 4 e  5,  con  il  connettore USB  femmina di  tipo A  (2)  a  cui è  accostato  l’adattatore (5) formato dal connettore USB maschio di tipo A e dal  connettore magnetico femmina. 

La figura 7 mostra il dispositivo informatico (1) della figure 4, 5  e 6, con  il connettore USB  femmina di tipo A, nel quale è  inserito  l’adattatore  (5)  dotato  di  connettore USB maschio  di  tipo A  e  di  connettore  magnetico  femmina.  Si  noti  che,  in  questo  modo,  il  connettore USB  femmina  di  tipo  A,  di  cui  è  dotato  il  dispositivo  informatico  (1),  è  stato  trasformato  in  un  connettore magnetico  femmina. 

La  figura  8  mostra  un  ingrandimento  della  figura  7  e  in  particolare dell’adattatore (5) dotato di connettore USB maschio di  tipo A e  connettore magnetico  femmina,  che è  stato  inserito nel  connettore USB femmina di tipo A del dispositivo informatico.  La  figura  9  mostra  un  ingrandimento  della  figura  8  e  in  particolare  dell’adattatore  (5).  Sono  visibili:  il  magnete  (12),  l’involucro  in  materiale  isolante  (11),  l’isolatore  dei  contatti  in  materiale  isolante  (13)  e  i  quattro  contatti  elettrici  di  tipo  femminile (14, 15, 16, 17). 

La  figura  10  mostra  l’adattatore  (6),  composto  da  un  connettore USB  femmina di  tipo A e da un connettore magnetico  maschio,  inoltre,  è  mostrato  un  cavo  (4)  con  connettore  USB  maschio di tipo A (3). 

La  figura  11  mostra  lo  stesso  cavo  (4)  con  connettore  USB  maschio  di  tipo  A  (3)  mostrato  nella  figura  10,  al  quale  è  stato  accostato  l’adattatore  (6)  composto  da  un  connettore  USB  femmina di tipo A e da un connettore magnetico maschio. 

La  figura  12 mostra  l’adattatore  (6)  collegato  per mezzo  del  connettore USB femmina di cui è dotato, al cavo (4) con connettore  USB maschio (3). Si noti che, in tal modo, si è trasformato un cavo  (4) con una connettore USB maschio di tipo A (3), in un cavo (4) con  connettore magnetico maschio.  La figura 13 mostra, più in dettaglio, il cavo (4) con connettore  USB maschio di tipo A (3), sul quale è collegato l’adattatore (6) con  il  connettore  magnetico  maschio.  E’  mostrato  più  in  dettaglio  il  connettore magnetico maschio. 

La  figura14 mostra  un  ingrandimento  dettagliato  della  figura  13. E’ mostrato  il cavo  (4) alla cui estremità c’è  il connettore USB  maschio  di  tipo  A  (3),  al  quale  è  collegato  l’adattatore  (6)  con  connettore  magnetico  maschio  e  sono  evidenziati:  l’elemento  in  materiale  ferromagnetico  (22),  il contenitore  in materiale  isolante  (21) e quattro contatti elettrici di tipo maschile (23, 24, 25 ,26).  La  figura  15  mostra  l’adattatore  (5)  con  il  connettore  magnetico  femmina,  collegato  al  dispositivo  informatico  (1),  e  l’adattatore  (6)  con  il  connettore magnetico maschio  collegato  al  cavo (4).  La figura 16 mostra i due adattatori (5) e (6) avvicinati, rispetto  a quanto mostrato nella figura 15, tanto da risentire dell’attrazione  magnetica.  La figura 17 mostra che, la connessione elettrica tra il cavo (4)  e  il  dispositivo  informatico  (1),  è  stata  stabilita,  infatti,  la  forza  magnetica  ha  unito  i  due  adattatori  (5)  e  (6).  In  tal  modo,  contrariamente  a  quanto  mostrato  nella  figura  5,  una  forza  che  agisca  sul  cavo,  interromperà  la  connessione,  ma  non  potrà  danneggiare il dispositivo informatico. 

La  figura  18  mostra  lo  schema  elettrico  del  selettore  automatico  realizzato  mediante  un  micro  relè  per  un’implementazione del trovato applicata ad una connessione USB  nella  quale  il  selettore  è  alloggiato  (si  veda  la  figura  1)  sull’adattatore  (6)  composto  da  connettore  USB  femmina  (18)  e  connettore magnetico maschio  (7). Una volta collegato  (si veda  la  figura 7) un adattatore (5) al dispositivo informatico (1) e (si veda la  figura 12)  l’altro adattatore  (6) al cavo  (4),  si pone  il problema di  come effettuare  il collegamento tra  i due adattatori realizzando  la  connessione  magnetica  di  figura  17.  Poiché  i  due  connettori  magnetici  non  hanno  un  profilo  meccanicamente  sagomato,  possono essere connessi tra loro in due configurazioni differenti, e  non  avendo  i  contatti  raddoppiati  e  disposti  su  un  segmento  e  simmetricamente  rispetto  al  centro  di  un  segmento,  possono  essere  connessi anche nella  configurazione elettricamente errata.  Nello schema elettrico di  figura 18,  i contatti Vbus, D‐, D+ e Gnd,  sono quelli dello standard USB e sono collegati al connettore USB  femmina  di  tipo  A.  Il  relè  RL1  ha  l’ancora  magnetica,  sicché,  a  seconda  del  verso  con  il  quale  la  sua  bobina  è  percorsa  dalla  corrente, attrae o respinge l’ancora. I contatti PW1, PW2, DT1, DT2  sono  collegati  ai  contatti  del  connettore magnetico maschio  che  potendosi  connettere  in  due  configurazioni  differenti  con  l’altro  connettore  magnetico  femmina,  consente  l’inversione  dei  collegamenti  elettrici. Nel  caso  in  cui  i  due  connettori magnetici  siano accoppiati nella configurazione elettrica: PW1=Vbus, DT1=D‐,  DT2=D+, PW2=GND, la bobina è percorsa dalla corrente in un verso  creante  un  campo  magnetico  che  respinge  l’ancora  magnetica  facendo in modo che i contatti della connessione siano collegati in  modo  corretto  al  connettore  USB  femmina  di  tipo  A.  Se  il  connettore  magnetico  è  collegato  nell’altra  configurazione  elettrica:  PW1=GND,  DT1=D+,  DT2=D‐,  PW2=VBUS,  il  verso  di  percorrenza della corrente nella bobina crea un campo magnetico  che attira  l’ancora magnetica facendo  in modo che  i contatti della  connessione siano collegati, ancora una volta, nel modo corretto al  connettore  USB  femmina  di  tipo  A.  Si  noti  che  il  selettore  automatico  implementato  non  necessita  di  alimentazione  in  quanto si alimenta direttamente dalla connessione. I diodi D1 DZ1  e DZ2 servono a limitare le sovratensioni.  La figura 19 mostra un’implementazione del selettore analoga  a quella mostrata dallo  schema elettrico della  figura 18.  Si  tratta  ancora di un’implementazione applicata ad una connessione USB,  in  questo  caso  però  è  presente  il  contatto  D,  previsto  dallo  standard Universal  Serial Bus.  Il  contatto D è posto  al  centro del  segmento  sul  quale  sono  collocati  tutti  i  contatti  elettrici  dei  connettori  magnetici,  sicché,  in  entrambe  le  configurazioni  di  collegamento possibili, viene collegato correttamente e per questo  non ha bisogno dell’intervento del selettore. 

La  figura 20 mostra nel dettaglio  l’adattatore  (6)  formato dal  connettore magnetico maschio  (7) e dal connettore USB  femmina  di  tipo  A  (18).  Per  quanto  concerne  il  connettore  magnetico  maschio  (7)  è  mostrato  l’elemento  in  materiale  ferromagnetico  (22)  e  i  contatti  elettrici  di  tipo  maschile  (23,  24,  25,  26).  Per  quanto  concerne  connettore  USB  femmina  di  tipo  A  (18)  sono  mostrati  i contatti elettrici  (31, 32, 33, 34). Esistono, ovviamente,  dei collegamenti elettrici tra le seguenti coppie di contatti elettrici:  (23,31),(24,32), (25,33), (26,34). 

La  figura 21 mostra nel dettaglio  l’adattatore  (5)  formato dal  connettore magnetico  femmina  (8) e dal connettore USB maschio  di  tipo  A  (19).  Per  quanto  concerne  il  connettore  magnetico  femmina  (8) è mostrato  il magnete  (12),  i contatti elettrici di  tipo  femminile (14, 15, 16, 17) e il contenitore isolante (11). Per quanto  concerne  connettore USB maschio  di  tipo A  (19)  sono mostrati  i  contatti  elettrici  (41,  42,  43,  44).  Esistono,  ovviamente,  dei  collegamenti  elettrici  tra  le  seguenti  coppie  di  contatti  elettrici:  (17,41),(16,42), (15,43), (14,44). 

 

8. MODALITÀ D’IMPLEMENTAZIONE

Una  modalità  d’implementazione  del  trovato  è  mostrata  dettagliatamente nelle figure 20 e 21. 

9. MODALITÀ D’APPLICAZIONE INDUSTRIALE

Una  modalità  d’applicazione  industriale  consiste  nel  produrre  il  “giunto  magnetico  di  sicurezza”  per  le  connessioni  standardizzate, come ad esempio le connessioni USB. 

Un’altra modalità d’applicazione  industriale consiste nella  produzione  di  connettori  magnetici  da  installare  sui  dispositivi  elettronici e  informatici per connessioni, come ad esempio quelle  d’alimentazione,  che non necessitano di  compatibilità  con alcuno  standard. 

10. DOCUMENTI CITATI

Brevetto per invenzione industriale N° US 7.517.222B1 del  14/4/2009. 

Brevetto per invenzione industriale N° US 7.841.776.B2 del  30/11/2010.

11. CLASSIFICAZIONI PROPOSTE

Le  classificazioni  europee  (ECLA)  proposte  sono  di  sotto  riportate. 

Dettagli  di  dispositivi  di  accoppiamento  coperti  dai  gruppi  H01R/1270  o  H01R/2400  –  H01R/3300  [connettori  elettro‐ottici <G01B6/24]: >

� H01R13/62A  intesi  per  facilitare  l’impegno  o  il  disimpegno  di  parti  accoppianti  o  per  mantenerle  impegnate;  [N:  dispositivi  a  due  parti  accoppianti <mantenute impegnate da un magnete]. >

� H01R13/64 intesi per prevenire accoppiamenti incorretti. 

Claims (10)

1. <RIVENDICAZIONI della domanda di brevetto per invenzione >industriale avente TITOLO: «giunto magnetico di sicurezza <per connessio ni elettroniche e d ottiche». >   1. Sistema magnetico di connessione comprendente:  a) un  primo  connettore,  avente  una  prima  pluralità  di  contatti elettrici e un primo elemento magnetico o una  prima pluralità di elementi magnetici;  b) un secondo connettore, avente una seconda pluralità di  contatti  elettrici  e  un  secondo  elemento magnetico  o  una seconda pluralità di elementi magnetici;  la  seconda  pluralità  di  contatti  elettrici  essendo  adatta  ad  accoppiarsi  con  la  prima  pluralità  di  contatti  elettrici  quando  il  primo connettore si connette al secondo connettore.  Caratterizzato in quanto tra gli elementi magnetici sono inclusi:  c) nessuno o uno o più di un magnete a forma di “U”;  d) nessuna o una o più di una coppia di magneti, localizzati  in  prossimità  e  disposti  in  opposizione  di  polarità  uno  rispetto all’altro.  Cosicché,  quando  il  primo  connettore  viene  portato  in  prossimità  del  secondo  connettore,  le  linee  di  forza  del  campo  magnetico passano:  e) per  ciascuno dei magneti a  forma di  “U”, all’interno di  un magnete a  forma di  “U” e da un  suo polo all’altro,  attraverso  un  elemento  magnetico  o  più  elementi  magnetici, siti sul connettore opposto rispetto a quello  in cui è sito il magnete a forma di “U” generante le linee  di forza;  f) per ciascuna coppia di magneti localizzati in prossimità e  disposti  in opposizione di polarità uno rispetto all’altro,  da un polo di un magnete al polo dell’altro magnete e  attraverso  un  elemento  magnetico  o  più  elementi  magnetici, siti sul connettore opposto rispetto a quello  in  cui  è  sita  la  coppia di magneti  generanti  le  linee di  forza;  incrementando,  in  tal  modo,  l’attrazione  magnetica  tra  il  primo  connettore e il secondo connettore. 
2. 2. Sistema magnetico di connessione come nella rivendicazione  1 e caratterizzato in quanto:  a)  nella  prima  pluralità  di  elementi  magnetici  e  nella  seconda  pluralità  di  elementi  magnetici,  vi  sono,  in  eguale numero, nessuno o uno o più magneti a forma di  “U”,  diversi  da  quelli  indicati  nella  rivendicazione  1  e  posizionati  in  modo  che,  quando  il  primo  connettore  viene portato  in prossimità del  secondo connettore,  in  una posizione utile  alla  corretta  connessione,  ciascuna  coppia di poli, dei magneti a forma di “U” siti sul primo  connettore,  è  avvicinata,  con  polarità  opposta,  a  ciascuna coppia di poli dei magneti a  forma di “U”, siti  sul secondo connettore, in modo che, prevalentemente,  le  linee  di  forza  del  campo  magnetico  si  svolgono  all’interno dei due magneti, incrementando in tal modo  l’attrazione  magnetica  tra  il  primo  e  il  secondo  connettore;  b) la prima e  la seconda pluralità di contatti elettrici, sono  disposti  su  una  o  più  linee  rette  o  su  una  o  più  linee  curve  o  su  una  o  più  linee  chiuse  o  sono  disposti  simmetricamente  rispetto  ad  un  asse  di  simmetria  o  sono disposti simmetricamente rispetto a più di un asse  di  simmetria o  sono disposti  simmetricamente  rispetto  ad un punto. 
3. 3. Sistema magnetico di connessione comprendente:  a) un  primo  connettore  avente,  una  prima  pluralità  di  contatti elettrici, e un primo elemento magnetico o una  prima pluralità di elementi magnetici;  b) un secondo connettore avente una seconda pluralità di  contatti  elettrici  e  un  secondo  elemento magnetico  o  una seconda pluralità di elementi magnetici;  la  seconda  pluralità  di  contatti  elettrici  essendo  adatta  ad  accoppiarsi  con  la  prima  pluralità  di  contatti  elettrici  quando  il  primo  connettore  si  connette  al  secondo  connettore;  oppure,  sistema magnetico  di  connessione  come  nella  rivendicazione  1  o  come  nella  rivendicazione  2  e  caratterizzato  in  quanto  nella  pluralità  di  contatti  elettrici  del  primo  connettore  o  del  secondo  connettore o di entrambi i connettori, un contatto elettrico o più di  un  contatto  elettrico  o  un  numero  pari  di  contatti  elettrici  o  un  numero dispari di contatti elettrici o  la metà dei contatti elettrici  del  connettore  o  la  totalità  dei  contatti  elettrici  del  connettore,  sono meccanicamente  ammortizzati, per permettere  alle  forze di  compressione di incrementare il contatto elettrico. 
4. 4. Sistema magnetico di connessione comprendente:  a) un  primo  connettore  avente,  una  prima  pluralità  di  contatti elettrici, e un primo elemento magnetico o una  prima pluralità di elementi magnetici;  b) un secondo connettore avente una seconda pluralità di  contatti  elettrici  e  un  secondo  elemento magnetico  o  una seconda pluralità di elementi magnetici;  la  seconda  pluralità  di  contatti  elettrici  essendo  adatta  ad  accoppiarsi  con  la  prima  pluralità  di  contatti  elettrici  quando  il  primo  connettore  si  connette  al  secondo  connettore;  oppure,  sistema magnetico  di  connessione  come  nella  rivendicazione  1  o  come  nella  rivendicazione  2  o  come  nella  rivendicazione  3  e  caratterizzato in quanto:  a)  il  primo  connettore  e  il  secondo  connettore  appartengono ad un sistema magnetico di connessione  in  cui  i  connettori possono  essere  connessi  tra  loro  in  più di una configurazione;  b) il  primo  connettore  e  il  secondo  connettore  sono  magneticamente  polarizzati  in  modo  da  attrarsi  vicendevolmente  se avvicinati  in una  configurazione di  connessione  o  in  più  di  una  configurazione  di  connessione, e in modo da respingersi vicendevolmente  se avvicinati in un’altra configurazione di connessione o  più di un’altra configurazione di connessione. 
5. 5. Sistema magnetico di connessione come nella rivendicazione  1 o  come nella  rivendicazione 2 o  come nella  rivendicazione 3 o  come nella rivendicazione 4 e caratterizzato in quanto:  a) il primo  connettore avente nessun  contatto elettrico o  un  primo  contatto  elettrico  o  una  prima  pluralità  di  contatti elettrici e nessuno o uno o più di un sistema di  connessione per connettere nessuna  fibra ottica o una  prima fibra ottica o una prima pluralità di fibre ottiche;  b) il secondo connettore avente nessun contatto elettrico  o un secondo contatto elettrico o una seconda pluralità  di contatti elettrici e nessuno o uno o più un sistema di  connessione per connettere nessuna  fibra ottica o una  seconda  fibra  ottica  o  una  seconda  pluralità  di  fibre  ottiche;  i  contatti  elettrici  e  i  sistemi  di  connessione  di  fibre  ottiche  del  primo  connettore  essendo  adatti  ad  accoppiarsi  con  i  contatti  elettrici  e  i  sistemi  di  connessione  di  fibre  ottiche  del  secondo  connettore,  quando  il  primo  connettore  si  connette  al  secondo  connettore. 
6. 6. Sistema magnetico di connessione comprendente:  a) un  primo  connettore  avente,  una  prima  pluralità  di  contatti elettrici, e un primo elemento magnetico o una  prima pluralità di elementi magnetici;  b) un secondo connettore avente una seconda pluralità di  contatti  elettrici  e  un  secondo  elemento magnetico  o  una seconda pluralità di elementi magnetici;  la  seconda  pluralità  di  contatti  elettrici  essendo  adatta  ad  accoppiarsi  con  la  prima  pluralità  di  contatti  elettrici  quando  il  primo  connettore  si  connette  al  secondo  connettore;  oppure,  sistema magnetico  di  connessione  come  nella  rivendicazione  1  o  come nella rivendicazione 2 o come nella rivendicazione 3 o come  nella  rivendicazione  4  o  come  nella  rivendicazione  5  e  caratterizzato  in  quanto  il  primo  connettore  e  il  secondo  connettore sono uguali. 
7. 7. Adattatore composto da:  a) un  primo  connettore  magnetico  fatto  come  il  primo  connettore del sistema magnetico di connessione della  rivendicazione  1  o  della  rivendicazione  2  o  della  rivendicazione  3  o  della  rivendicazione  4  o  della  rivendicazione 5 o della rivendicazione 6;  b) nessun  altro  o  un  altro  o  più  di  un  altro  connettore  magnetico, fatto come il primo connettore magnetico;  c) nessuno o uno o più di un  connettore per  connessioni  elettriche,  funzionante  in  base  a  vincoli  di  tipo  meccanico,  ciascun  connettore  potendo  anche  appartenere a un sistema di connessione differente da  quello al quale appartengono gli altri connettori;  d) nessuno o uno o più di un  connettore per  connessioni  ottiche,  ognuno  funzionante  in  base  a  vincoli  di  tipo  meccanico,  ciascun  connettore  potendo  anche  appartenere a un sistema di connessione differente da  quello al quale appartengono gli altri connettori;  e) nessuna  connessione  elettrica  o  una  connessione  elettrica o una pluralità di  connessioni  elettriche  tra  il  primo  connettore  magnetico  e  gli  altri  connettori,  costituenti  nessun  cammino  elettrico  o  un  cammino  elettrico o una pluralità di cammini elettrici tra  il primo  connettore magnetico e gli altri connettori e viceversa;  f) nessuna connessione ottica o una connessione ottica o  una  pluralità  di  connessioni  ottiche  tra  il  primo  connettore magnetico e gli altri  connettori,  costituenti  nessun  cammino  ottico  o  un  cammino  ottico  o  una  pluralità  di  cammini  ottici  tra  il  primo  connettore  magnetico e gli altri connettori e viceversa;  tutti  i  connettori  restando  liberi  di  connettersi  ad  un  altro  connettore appartenente al medesimo sistema di connessione. 
8. 8. Adattatore  come  nella  rivendicazione  7  e  caratterizzato  in  quanto:  a) i connettori alloggiano su un unico contenitore, essendo  accessibili  dall’esterno  del  contenitore  per  stabilire  o  togliere la connessione con un connettore appartenente  al  medesimo  sistema  di  connessione  ed  estraneo  all’adattatore;  b) le  connessioni  tra  tutti  i  connettori  si  svolgono  completamente  all’interno  del  contenitore  e  sono  inaccessibili dall’esterno del contenitore;  c) i  connettori  per  connessioni  elettriche,  funzionanti  in  base  e  vincoli  di  tipo  meccanico,  sono  della  tipologia  Universal  Serial  Bus  o  Jack  o  R.C.A.  o  DISPLAYPORT  o  MINIDISPLAYPORT  o  S‐Video  o HDMI  o  RJ‐45  o  DVI  o  MINI‐DVI  o  DIN  o  MINI‐DIN  o  SCART  o  connettore  d’antenna o XLR o RF o  IEC 60169‐2 o di altra tipologia  non specificata. 
9. 9. Adattatore  come  nella  rivendicazione  7  o  come  nella  rivendicazione 8 e caratterizzato in quanto:  a) il primo  connettore magnetico può essere  connesso  in  più  di  una  configurazione  con  un  terzo  connettore  magnetico,  estraneo  all’adattatore  e  appartenente  al  medesimo  sistema  di  connessione magnetico  al  quale  appartiene il primo connettore magnetico;  b) avente  un  selettore  che  percependo  la  configurazione  con  la quale  il primo connettore magnetico è connesso  al  terzo  connettore  magnetico,  seleziona  di  conseguenza  e  automaticamente,  i  collegamenti  elettrici eventualmente esistenti tra il primo connettore  e  gli  altri  connettori  dell’adattatore,  e  i  collegamenti  ottici  eventualmente  esistenti  tra  il  primo  connettore  magnetico e gli altri connettori dell’adattatore, affinché,  indipendentemente dalla configurazione con  la quale  il  primo  connettore magnetico è  stato  connesso al  terzo  connettore magnetico, i segnali elettrici e ottici presenti  sugli altri connettori dell’adattatore siano,  in ogni caso,  quelli corretti. 
10. 10. Giunto  magnetico  costituito  da  un  primo  adattatore,  come  nella rivendicazione 7 o come nella rivendicazione 8 o come nella  rivendicazione  9  e  da  un  secondo  adattatore  come  nella  rivendicazione  7  o  come  nella  rivendicazione  8  o  come  nella  rivendicazione  9  e  caratterizzato  in  quanto  il  primo  connettore  magnetico del primo adattatore e  il primo  connettore magnetico  del  secondo  adattatore  appartengono  al  medesimo  sistema  magnetico  di  connessione  e  pertanto  possono  essere  magneticamente connessi tra loro.