JP2002246122A - コネクタ - Google Patents
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Abstract
グ要素とソケット要素(5)との間の信号伝送を損なわ
ないように、コネクタ(1)によって伝送線(2)を少
なくとも1つのセンサに接続すること。 【解決手段】コネクタ(1)は、プラグ要素(4)とソ
ケット要素(5)との間の無接点の信号伝送を実現する
手段(8,9,10,11)を有する。
Description
のプラグ要素に取外し可能に結合することができるソケ
ット要素とを有し、少なくとも1つのセンサに伝送線を
接続するためのコネクタに関する。
取外し可能に結合されることができる、コネクタのソケ
ット要素であって、コネクタは少なくとも1つのセンサ
に伝送線を接続するために用いられてなるソケット要素
に関する。
と取外し可能に結合されることができる、コネクタのプ
ラグ要素であって、コネクタは少なくとも1つのセンサ
に伝送線を接続するために用いられてなるプラグ要素に
関する。
と、このプラグ要素に取外し可能に結合されることがで
きる、コネクタのソケット要素との間の、信号伝送方法
であって、コネクタによって少なくとも1つのセンサに
伝送線を接続することができる方法に関する。
に、ソケット要素は伝送線に割り当てられていることが
できる。しかし乍ら、他に、少なくとも1つのセンサは
ソケット要素を有することができて、その場合、伝送線
はプラグ要素に割り当てられている。
に接続されている伝送線は、センサからの測定信号を伝
送するために及び/又はセンサ用の電源信号を伝送する
ために用いられる。従来の技術から知られるコネクタの
場合、測定信号及び/又は電源信号は、コネクタを介し
て、ソケット要素とプラグ要素との間の導電結合によっ
て伝送される。コネクタのソケット要素とプラグ要素と
の間の導電結合を形成することができるように、ソケッ
ト要素及びプラグ要素には、ソケット要素とプラグ要素
が互いに結合されているときに互いに接触する、導電材
料からなる電気的接触要素がなければならない。
に侵食性の環境の中で用いるとき、コネクタの密閉性及
び電気的絶縁性への高い要求を出さねばならない。例え
ば湿気、埃又は汚染粒子及び侵食性物質の侵入は、コネ
クタの電気的接触要素同士の間のショート又は接触要素
の腐蝕をもたらすであろう。しかし、測定信号の評価に
よる確実な測定及び/又は少なくとも1つのセンサへの
電気的エネルギーの確実な供給は,侵入によって損なわ
れることはない。
は、湿気、埃又は汚染粒子及び侵食性物質が、コネクタ
を通って、信号伝送性能を損なうことがないように、コ
ネクタによって伝送線を少なくとも1つのセンサに接続
することである。
め、本発明は、明細書導入部に記載のタイプのコネクタ
を前提として、コネクタが、プラグ要素とソケット要素
との間の無接点の信号伝送を実現する手段を有すること
を、提案する。
サ又は複数のセンサを有する測定手段に伝送線を接続す
るために用いることができる。コネクタによって、電源
信号を、1つのセンサに又は複数のセンサを有する測定
手段に、しかしまた、1つのセンサからの測定信号又は
測定手段からの複数の測定信号を伝送することができ
る。コネクタは、pHセンサ、圧力センサ、温度セン
サ、濁り度センサ、クロライドセンサ、塩化物センサ、
酸素センサ、導電性センサ及び任意の他のセンサ用に用
いることができる。
ることができる。例えば、光学的、誘導的又は容量的信
号伝送が考えられる。このためには、コネクタのソケッ
ト要素及びプラグ要素には、対応の無接点の信号伝送を
実現する適切な手段が設けられていなければならない。
割り当てられており、ソケット要素は伝送線に割り当て
られていることができる。しかし乍ら、他に、少なくと
も1つのセンサはソケット要素も有することができ、そ
のとき、伝送線はプラグ要素に割り当てられている。
るためには、プラグ要素を、知られるように、ソケット
要素に差し込む。しかし、ソケット要素プラグ要素が互
いに差し込まれているとき、従来の技術とは異なり、ソ
ケット要素の接触要素とプラグ要素の接触要素との間の
導電結合が生じない。むしろ、ソケット要素及びプラグ
要素を接合させることによって、ソケット要素及びプラ
グ要素に設けられている、無接点の信号伝送を実現する
手段は、一定の位置へ互いに相対してもたらされる。そ
れ故に、コネクタによって、確実な無接点の信号伝送が
なされることができる。
要素から導き出す必要がないので、ソケット要素及びプ
ラグ要素を、外に対して完全に密閉することができる。
ソケット要素とプラグ要素との間の密閉が、湿気、埃又
は汚染粒子及び侵食性物質の侵入を完全に阻止すること
ができないときでさえ、侵入する物質がソケット要素自
体又はプラグ要素自体に侵入することはない。ソケット
要素とプラグ要素が互いに差し込まれているとき、ソケ
ット要素及びプラグ要素との間にギャップが形成される
ことができる。このギャップに侵入した湿気、埃又は汚
染粒子及び侵食性物質は、ソケット要素とプラグ要素と
の間の信号伝送性能へほとんど作用を有さず、無接点の
信号伝送を損なわない。
とも1つのセンサへの送電線の接続を実現することがで
きる。この接続の場合、湿気、埃又は汚染粒子及び侵食
性物質は伝送性能を損なわない。本発明に係わるコネク
タによって、更に、少なくとも1つのセンサと、伝送線
の端部に接続された測定用変換器との間の漏れ電流は電
気的分離によって回避されることができる。電位平衡回
路網及び類似の手段の使用は省略できる。更に、本発明
に係わるコネクタは特に防爆である。本発明に係わるコ
ネクタの他の利点は、プラグ及びソケット用ハウジング
を均等にすなわち完全に密封状態で形成する可能性であ
る。このことによって、より高い機械的強度を達成する
ことができる。
コネクタがプラグ要素とソケット要素との間の誘導的な
信号伝送を実現する手段を有することが提案される。
プラグ要素はフェライトコア変成器の第1の部分を有す
る第1のコイル要素を具備し、ソケット要素はフェライ
トコア変成器の第2の部分を有する第2のコイル要素を
具備すること、が提案される。コネクタによって伝送さ
れる測定信号又は電源信号は、一定の周波数で伝送され
る。センサの測定信号をまず増幅し、次に周波数対応信
号に変換することができる。次に、測定信号は一定の周
波数で誘導的に伝送線へ、更に測定変換器へ伝送され
る。電源信号を、同様に、一定の周波数で、コネクタに
よって伝送することができ、誘導的な信号伝送を実現す
る手段及び少なくとも1つのセンサに給電するために、
用いられることができる。芯材料及び変圧器の構造はコ
ネクタの伝送線に影響を及ぼす。適切な芯材料及び変圧
器の適切な構造の選択はセンサ及び用途に特定して及び
コストの観点で行なうことができる。
センサからの測定信号と1つ又は複数のセンサのための
電源信号とを分離する少なくとも1つのフィルタが設け
られていることは、好都合である。
て、コネクタはプラグ要素とソケット要素との間の光学
的な信号伝送を実現する手段を有すること、が提案され
る。光学的な信号伝送は、任意の周波数範囲で、可視光
又は不可視光によってなされることができる。
プラグ要素及びソケット要素は、信号伝送にとって重要
な周波数範囲、少なくともその範囲にある光を透過する
材料からなるハウジング領域を有すること、が提案され
る。
されているとき、光透過性の領域が互いに向かい合って
設けられていること、は好都合である。かくて、信号伝
送のために光学信号を、問題なく、ソケット要素からプ
ラグ要素へ及びその逆に伝送することができる。
の送信又は受信素子を有し、ソケット要素が、少なくと
も1つ光結合素子の、送信又は受信素子に割り当てられ
た受信又は送信素子を有すること、は好ましい。
て、コネクタはプラグ要素とソケット要素との間の容量
的な信号伝送を実現する手段を有すること、が提案され
る。プラグ要素がコンデンサの第1の容量性本体を有
し、ソケット要素がコンデンサの第2の誘導性本体を有
すること、は好都合である。簡単な場合では、容量的本
体は、例えば、平板コンデンサのプレートとして形成さ
れており、プラグ要素及びソケット要素は夫々1枚のプ
レートを有する。
1つの又は複数のセンサに割り当てられたプラグ要素又
はソケット要素は、演算増幅器を有すること、が提案さ
れる。演算増幅器は、1つの又は複数のセンサの測定信
号が、コネクタを介して、無接点の信号伝送によって伝
送される前に、前記測定信号を増幅する。
て、1つの又は複数のセンサに割り当てられたプラグ要
素又はソケット要素は、センサの測定信号を周波数対応
信号に変換する電圧制御発振器(VCO)を有するこ
と、が提案される。電圧制御発振器によって、センサの
測定信号は、無接点の信号伝送の前に周波数対応信号へ
変換される。電圧測定信号でなく、周波数対応信号が伝
送されるのであって、周波数対応信号は電圧測定信号よ
りも遥かに妨害不感受である。
導入部に記載のタイプのコネクタのソケット要素を前提
として、ソケット要素は、プラグ要素への無接点の信号
伝送を実現し、かつプラグ要素の対応の手段と協働する
手段を有すること、が提案される。
ソケット要素は、プラグ要素への誘導的な信号伝送を実
現する手段を有すること、が提案される。
て、ソケット要素は、プラグ要素への光学的な信号伝送
を実現する手段を有すること、が提案される。
て、ソケット要素は、プラグ要素への容量的な信号伝送
を実現する手段を有すること、が提案される。
導入部に記載のタイプのコネクタのプラグ要素を前提と
して、プラグ要素は、ソケット要素への無接点の信号伝
送を実現し、かつソケット要素の対応の手段と協働する
手段を有することが提案される。
プラグ要素は、ソケット要素への誘導的な信号伝送を実
現する手段を有すること、が提案される。
て、プラグ要素は、ソケット要素への光学的な信号伝送
を実現する手段を有すること、が提案される。
て、プラグ要素は、ソケット要素への容量的な信号伝送
を実現する手段を有すること、が提案される。
は、明細書導入部に記載のタイプの信号伝送方法を前提
として、プラグ要素とソケット要素との間の信号伝送を
無接点で実現すること、が提案される。
プラグ要素とソケット要素との間の信号伝送を誘導的に
実現すること、が提案される。
て、プラグ要素とソケット要素との間の信号伝送を光学
的に実現すること、が提案される。
づいて、プラグ要素とソケット要素との間の信号伝送を
容量的に実現すること、が提案される。
は、図面に示されている、複数の本発明の実施の形態
の、その以下の記述から明らかである。この場合、すべ
ての記述されたか又は図示された特徴は、請求項の要約
又は従属請求項の従属性に係わりなく及び明細書に記載
の本発明の文言及び図面に示された絵に係わりなく、単
独で又は任意の組合せで本発明の主題を形成する。
タの全体に参照符号1が付されている。コネクタ1は伝
送線2をセンサ3に、例えば、pH値、圧力、温度、濁
り度、塩化物の含有量、酸素含有量又は媒質の導電率を
測定するためのプロセス測定技術用センサを接続するた
めに用いられる。図1に示す如く只1つのセンサ3を接
続する代わりに、コネクタ1を、複数のセンサ3を接続
するために用いることができる。これらのセンサは共通
の測定装置へと纏められていることができる。
グ要素4に取外し可能に結合されているソケット要素5
とを含む。伝送線2は電気接点6によってソケット要素
5に接続されている。この接続は、湿気、埃又は汚染粒
子及び侵食性又は腐蝕性の物質が電気接点6の領域に侵
入するのを防ぐために、適切な手段によって密閉されて
いる。伝送線2は、例えば、射出成形技術的な鋳造工程
によって、ソケット要素5に取り付けられている。プラ
グ要素4は電気接点7によってセンサ3に接続されてい
る。湿気、埃又は汚染粒子及び腐蝕性の物質が電気接点
7の領域に侵入するのを防ぐために、接続の領域に適切
な密閉装置が設けられている。プラグ要素4は、例え
ば、射出成形技術的な鋳造工程によって、センサ3に取
り付けられている。
本発明に係わるコネクタ1の決定的な相違は、プラグ要
素4とソケット要素5との間の無接点の信号伝送であ
る。図1の実施の形態では、信号伝送が誘導方法でなさ
れる。この目的のために、プラグ要素4はフェライトコ
ア変成器の第1の部分を有する第1のコイル要素8を含
む。ソケット要素5はフェライトコア変成器の第2の部
分を有する第2のコイル要素9を具備する。第1のコイ
ル要素8を変成器の一次側と見做すことができ、第2の
コイル要素9を変成器の二次側と見做すことができる。
ルギーを供給するために電源信号をエネルギー源から、
しかしセンサ3からの測定信号も測定用変換器へ伝送す
ることができる。エネルギー源及び測定用変換器は伝送
線2によってソケット要素5に接続されているが、この
ことは図1に示されていない。電源信号を伝送するため
に、一定の周波数を有する電源信号が第2のコイル要素
9に供給される。電源信号はこの周波数で第1のコイル
要素8に伝送され、次に整流される。整流のために、プ
ラグ要素4に、適切なエレクトロニクス10が設けられ
ている。整流された電源信号はコネクタ内のエレクトロ
ニクス10及びセンサ3用の供給電圧として用いられ
る。
に、センサ3の測定信号を増幅する演算増幅器(図示せ
ず)を含む。演算増幅器は、v=1の増幅率を有するイ
ンピーダンス変換器として形成されていてもよい。更
に、コネクタ内のエレクトロニクスは電圧制御発振器
(VCO又はV/F変換器)を有する。この電圧制御発
振器によって、電圧測定信号は周波数対応信号(frequen
zanaloges Signal)に変換される。この周波数対応信号
の周波数は測定信号の電圧値(Spannungswert)に依存し
ている。周波数対応信号は、電源信号の伝送のためにも
用いられる当のコイル要素8,9を介して、伝送され
る。測定信号を電源信号から分離するために、コネクタ
内のエレクトロニクス10及びソケット内のエレクトロ
ニクス11には一次側及び二次側のフィルタ(図示せ
ず)が設けられている。
合されているときはプラグ要素4とソケット要素5との
間に、狭いギャップ12が設けられている。本発明に係
わるコネクタ1では、ギャップ12を密閉して、湿気、
埃又は汚染粒子及び腐食性物質の侵入を防止するため
に、特別な措置を講じる必要がない。侵入する物質によ
ってショート又は腐蝕させられることがある複数の電気
的接点要素がギャップの領域に設けられてなる従来の技
術から知られたコネクタの場合と異なり、本発明に係わ
るコネクタ1では、物質が侵入しても、プラグ要素4と
ソケット要素5との間の信号伝送性能が損なわれない。
更に、本発明に係わるコネクタ1によって、センサ3と
測定用変換器との間の漏れ電流が電気的分離によって回
避される。
2の好ましい実施の形態が示されている。第2の実施の
形態に示したコネクタ1は、特に、無接点の信号伝送が
光学的方式でなされることによって、図1のコネクタ1
とは異なっている。更に、プラグ要素4とソケット要素
5との間のギャップ12は、湿気、埃又は汚染粒子及び
腐食性物質の侵入を防止するために、適切な密閉手段1
3、例えばゴムリングによって密閉されている。伝送線
2は、機械的取付又は射出成形技術的な鋳造工程によっ
てソケット要素5に取り付けられている。プラグ要素4
はセンサ3の一体的構成部材として、センサのケーシン
グに組み込まれている。
合素子が用いられる。光学式の信号伝送は、任意の周波
数で(例えば紫外線光、赤外線光又は可視光で)なされ
ることができる。双方向の信号伝送を実現することがで
きるために、プラグ要素4は第1の光結合素子14の送
信素子14aと、第2の光結合素子15の受信素子15
bとを有する。ソケット要素5は、第1の光結合素子1
4の、受信素子15bに対応する受信素子14bと、第
2の光結合素子15の送信素子15aとを有する。プラ
グ要素4及びソケット要素5はハウジング領域16,1
7を有し、これらのハウジング領域は、信号伝送に重要
な周波数範囲、少なくともその範囲にある光を透過する
材料からなる。光透過性のハウジング領域16,17
は、例えば、透明プラスチック、プレキシグラス又はガ
ラスからなる。図2には、プラグ要素4とソケット要素
5とが互いに結合されているとき、光透過性領域16,
17は互いに向き合って設けられていることが明示され
ている。
電は、依然として、誘導的に又は容量的になされる。し
かし乍ら、プラグ要素4又はソケット要素5の小さい空
間に、光学的な信号伝送を実現し、かつ信号を十分に大
きな出力で伝送することができる手段を、組み込むこと
が万一可能であっても、光学的な電源信号の伝送に妨げ
にならない。双方性の光結合によって、例えば一方の方
向では、一定のセンサ機能を制御する制御信号をセンサ
3に伝送し、他方の方向ではセンサ3からの測定信号を
伝送することができる。
係わるコネクタの、断面図を示している。
係わるコネクタの、断面図を示している。
Claims (25)
- 【請求項1】 プラグ要素(4)と、このプラグ要素
(4)に取外し可能に結合することができるソケット要
素(5)とを有し、少なくとも1つのセンサ(3)に伝
送線(2)を接続するためのコネクタ(1)において、 前記コネクタ(1)は、前記プラグ要素(4)と前記ソ
ケット要素(5)との間の無接点の信号伝送を実現する
手段(8,9,10,11,14,15)を有するこ
と、を特徴とするコネクタ。 - 【請求項2】 前記コネクタ(1)は前記プラグ要素
(4)と前記ソケット要素(5)との間の誘導的な信号
伝送を実現する手段(8,9,10,11)を有するこ
と、を特徴とする請求項1に記載のコネクタ。 - 【請求項3】 前記コネクタ(1)は前記プラグ要素
(4)と前記ソケット要素(5)との間の光学的な信号
伝送を実現する手段(10,11,14,15)を有す
ること、を特徴とする請求項1に記載のコネクタ。 - 【請求項4】 前記コネクタ(1)は前記プラグ要素
(4)と前記ソケット要素(5)との間の容量的な信号
伝送を実現する手段を有すること、を特徴とする請求項
1に記載のコネクタ。 - 【請求項5】 前記プラグ要素(4)はフェライトコア
変成器の第1の部分を有する第1のコイル要素(8)を
具備し、前記ソケット要素(5)は前記フェライトコア
変成器の第2の部分を有する第2のコイル要素(9)を
具備すること、を特徴とする請求項2に記載のコネク
タ。 - 【請求項6】 前記プラグ要素(4)及び前記ソケット
要素(5)には、夫々、前記センサ(3)からの測定信
号と1つ又は複数のセンサ(3)のための電源信号とを
分離する少なくとも1つのフィルタが設けられているこ
と、を特徴とする請求項5に記載のコネクタ。 - 【請求項7】 前記プラグ要素(4)及び前記ソケット
要素(5)は、信号伝送にとって重要な周波数範囲、少
なくともその範囲にある光を透過する材料からなるハウ
ジング領域(16,17)を有すること、を特徴とする
請求項3に記載のコネクタ。 - 【請求項8】 前記プラグ要素(4)及び前記ソケット
要素(5)が互いに結合されているとき、前記光透過性
の領域(16,17)は互いに向かい合って設けられて
いること、を特徴とする請求項7に記載のコネクタ。 - 【請求項9】 前記プラグ要素(4)は少なくとも1つ
の光結合素子(14,15)の送信又は受信素子(14
a,15b)を有し、前記ソケット要素(5)は、前記
少なくとも1つ光結合素子(14,15)の、前記送信
又は受信素子(14a,15b)に割り当てられた受信
又は送信素子(14b,15a)を有すること、を特徴
とする請求項7又は8に記載のコネクタ。 - 【請求項10】 前記プラグ要素(4)はコンデンサの
第1の容量性本体を有し、前記ソケット要素(5)は前
記コンデンサの第2の誘導性本体を有すること、を特徴
とする請求項4に記載のコネクタ。 - 【請求項11】 前記1つの又は複数のセンサ(3)に
割り当てられた前記プラグ要素(4)又は前記ソケット
要素(5)は演算増幅器を有すること、を特徴とする請
求項1乃至10のいずれか1に記載のコネクタ。 - 【請求項12】 前記1つの又は複数のセンサ(3)に
割り当てられた前記プラグ要素(4)又は前記ソケット
要素(5)は、センサ(3)の測定信号を周波数対応信
号に変換する電圧制御発振器(VCO)を有すること、
を特徴とする請求項1乃至11のいずれか1に記載のコ
ネクタ。 - 【請求項13】 前記プラグ要素(4)及び前記ソケッ
ト要素(5)は前記プラグ要素(4)と前記ソケット要
素(5)との間のディジタル式の信号伝送を実現する手
段を有すること、を特徴とする請求項1乃至11のいず
れか1に記載のコネクタ。 - 【請求項14】 コネクタ(1)のプラグ要素(4)と
取外し可能に結合されることができる、前記コネクタ
(1)のソケット要素(5)であって、前記コネクタ
(1)は少なくとも1つのセンサ(3)に伝送線(2)
を接続するために用いられてなるソケット要素におい
て、 前記ソケット要素(5)は、前記プラグ要素(4)への
無接点の信号伝送を実現し、かつ前記プラグ要素(4)
の対応の手段(8,10,14a,15b)と協働する手
段(9,11,14b,15a)を有すること、を特徴
とするソケット要素。 - 【請求項15】 前記ソケット要素(5)は、前記プラ
グ要素(4)への誘導的な信号伝送を実現する手段(9,
11)を有すること、を特徴とする請求項14に記載の
ソケット要素。 - 【請求項16】 前記ソケット要素(5)は、前記プラ
グ要素(4)への光学的な信号伝送を実現する手段(1
1,14b,15a)を有すること、を特徴とする請求
項14に記載のソケット要素。 - 【請求項17】 前記ソケット要素(5)は、前記プラ
グ要素(4)への容量的な信号伝送を実現する手段を有す
ること、を特徴とする請求項14に記載のソケット要
素。 - 【請求項18】 コネクタ(1)のソケット要素(5)
と取外し可能に結合されることができる、前記コネクタ
(1)のプラグ要素(4)であって、前記コネクタ
(1)は少なくとも1つのセンサ(3)に伝送線(2)
を接続するために用いられてなるプラグ要素において、 このプラグ要素(4)は前記ソケット要素(5)への無
接点の信号伝送を実現し、かつ前記ソケット要素(5)
の対応の手段(9,11,14b,15a)と協働する
手段(8,10,14a,15b)を有すること、を特
徴とするプラグ要素。 - 【請求項19】 前記プラグ要素(4)は、前記ソケッ
ト要素(5)への誘導的な信号伝送を実現する手段
(8,10)を有すること、を特徴とする請求項18に記
載のプラグ要素。 - 【請求項20】 前記プラグ要素(4)は、前記ソケッ
ト要素(5)への光学的な信号伝送を実現する手段(1
0、14a,15b)を有すること、を特徴とする請求
項18に記載のプラグ要素。 - 【請求項21】 前記プラグ要素(4)は、前記ソケッ
ト要素(5)への容量的な信号伝送を実現する手段を有
すること、を特徴とする請求項18に記載のプラグ要
素。 - 【請求項22】 コネクタ(1)のプラグ要素(4)
と、このプラグ要素(4)に取外し可能に結合されるこ
とができる、前記コネクタ(1)のソケット要素(5)
との間の、信号伝送方法であって、前記コネクタ(1)
によって少なくとも1つのセンサ(3)に伝送線(2)
を接続することができる方法において、 前記プラグ要素(4)と前記ソケット要素(5)との間
の信号伝送を無接点で実現すること、を特徴とする方
法。 - 【請求項23】 前記プラグ要素(4)と前記ソケット
要素(5)との間の信号伝送を誘導的に実現すること、
を特徴とする請求項22に記載の方法。 - 【請求項24】 前記プラグ要素(4)と前記ソケット
要素(5)との間の信号伝送を光学的に実現すること、
を特徴とする請求項22に記載の方法。 - 【請求項25】 前記プラグ要素(4)と前記ソケット
要素(5)との間の信号伝送を容量的に実現すること、
を特徴とする請求項22に記載の方法。
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