WO2014009380A2 - Verbinder zur leitungsungebundenen signalübertragung - Google Patents

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WO2014009380A2
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coil
optical
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    • G02B6/36—Mechanical coupling means
    • G02B6/38—Mechanical coupling means having fibre to fibre mating means
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    • G02B6/3873—Connectors using guide surfaces for aligning ferrule ends, e.g. tubes, sleeves, V-grooves, rods, pins, balls
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    • H01F38/14—Inductive couplings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
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    • H04B5/00—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems
    • H04B5/20—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems characterised by the transmission technique; characterised by the transmission medium
    • H04B5/24—Inductive coupling
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B5/00—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems
    • H04B5/70—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems specially adapted for specific purposes
    • H04B5/79—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems specially adapted for specific purposes for data transfer in combination with power transfer

Definitions

  • Embodiments of the present invention provide a connector for wireline signal transmission.
  • an inductive coupling can be used in energy transmission, which has an efficiency of more than 90%.
  • this inductive coupling results in very short ranges.
  • Such inductive couplings are used, for example, in electric toothbrushes, cordless screwdrivers or loading mats for end-user devices.
  • Higher ranges require cuts in transmitted energy or efficiency (such as in RFID).
  • radio techniques are available for general use, especially for low data rates (such as ⁇ 300 Mbits per second gross data rate).
  • radio technologies have the disadvantage that all users share the bandwidth (gross data rate). The net data rate is therefore always much smaller than the gross data rate (usually about 10 - 50%). Examples of such wireless technologies are WLAN, Bluetooth or ZigBee.
  • New wireless technologies such as WiGig or optical wireless communication
  • WiGig Wireless Gig or optical wireless communication
  • Embodiments of the present invention provide a connector for non-wired signal transmission.
  • the connector has a permanent magnet assembly for mechanically fixing the connector to a second identically constructed connector.
  • the connector has a signal transmission device for line-less signal transmission between the connector and the second identically constructed connector and a contact surface for making a mechanical contact with the second identically constructed connector.
  • the permanent magnet assembly is disposed on the mating surface such that when the mechanical contact between the connector and the second identically constructed connector is established, the connector and the second identically constructed connector are mechanically fixed together and further a lead-free signal transmission path between the connector and the second is identical constructed connector exists.
  • an improved concept for a connector can be provided when the connector is constructed so that it can be mechanically fixed with a second identically constructed connector and a line-tied signal transmission path between this connector and the second can be constructed identically constructed connector. Due to the completely same construction of plug and socket (due to the completely same design of the connector and the second identically constructed connector) eliminates the different handling during production and application / use.
  • the connector can therefore also be referred to as a plug-free and socket-free connector. Therefore, a very simple handling and "always compatible" cable and device connections for the user can be implemented.With the "always compatible" connector both devices and cables can be equipped. For example, devices can be connected directly to each other (without additional cables).
  • cables may be employed (each having a connector at their ends according to an embodiment of the present invention).
  • these cables can be strung together in any desired manner, without paying attention to a particular arrangement direction of the cables, in order to increase the distance between devices to be bridged. Due to the permanent magnet arrangement no additional mechanical locking (such as a Rastarretie- tion, a Steckarretmaschine or a Klemmarret mich) is necessary.
  • the permanent magnet assembly may have a plurality of different polarities disposed on the contact surface in a particular arrangement. This magnetically polarized fixation allows two interconnected connectors to be automatically aligned directly according to embodiments. A wrong connection is therefore no longer possible or prevented.
  • the permanent magnet assembly may include a first magnetic pole having a first magnetic polarity (eg, a north pole) and a second magnetic pole having a second polarity opposite to the first magnetic polarity (eg, a south pole).
  • the first magnetic pole and the second magnetic pole can be arranged symmetrically with respect to an axis of symmetry of the connector.
  • first magnetic pole having the first polarity and the second magnetic pole having the second polarity enables the first connector and the second identically constructed connector to be mechanically fixed to each other only in a certain position, whereby misconnection (such as reverse polarity) of the connector with the second identically constructed connector is avoided.
  • the signal transmission device may comprise a bidirectional data transmission interface with a transmitting element and a receiving element.
  • the transmitting element and the receiving element may be arranged symmetrically with respect to each other with respect to the above-mentioned symmetry axis of the connector.
  • the transmitting element may be a transmitting diode (such as an LED) and the receiving element may be a receiving diode (such as a photodiode or a photodetector).
  • the arrangement of the transmitting element and the receiving element symmetrical to each other with respect to the axis of symmetry of the connector is made possible in connection with the above-described arrangement of the magnetic poles ensures that when the connector with the second identically constructed connector is mechanically fixed, a bidirectional transmission path between the data transmission interface of the connector and a corresponding data transmission interface of the second identically constructed connector is established. In other words, it is possible to prevent reverse polarity of the connector and the second identically constructed connector. The described magnetically polarized fixation therefore automatically aligns the connectors correctly. A wrong connection is no longer possible.
  • the signal transmission device may be configured not only for transmission of data but also (or only) for transmission of power.
  • the signal transmission device may have a coil which is arranged (on the inside) on the contact surface. This allows energy to be transferred between the coil of the connector and a corresponding coil of the second identically constructed connector.
  • connectors according to embodiments of the present invention combine the advantages of very high data rates (for example, with optical data transmission) with the advantages of wireless power transmission (for short ranges). Due to the fact that the signal transmission device is designed to carry out a cable-free signal transmission (for example, both data transmission and energy transmission), a connector is provided which is complete is sealed and thus protected from environmental influences. Therefore, connectors according to embodiments of the present invention can also be used in harsh environments. In other words, a connector according to an embodiment of the present invention can do without exposed (electrical) contacts because the signal transmission is off-line.
  • Embodiments of the present invention therefore combine the advantages of very high data rates and very efficient transmission protocols of the data cables with the advantages of wireless power and data transmission towards plug-less and robust devices. Therefore, advantages of wired and wireless energy and data transmission are brought together. Furthermore, high-speed communication is linked with robust, durable, reliable and easy-to-use connector concepts.
  • Fig. 1 is a general view of a connector according to an embodiment of the present invention
  • Fig. 2 shows a connector and a second identically constructed connector, which are designed to perform an inductive power transmission and an optical data transmission;
  • FIG. 3 shows a connector according to a further exemplary embodiment for connection to an optical waveguide
  • FIG. 4 shows a connector according to a further embodiment with an optical concentrator
  • FIG. 5a shows a possible connection of an optical waveguide to the optical concentrator of the connector shown in FIG. 4;
  • FIG. 5b shows a possible connection of an optical waveguide to an optical transceiver of the connector shown in FIG. 3;
  • FIG. Fig. 6a various possible arrangements of magnetic poles of a Permanentmag- to 6e netanssen in connectors according to embodiments of the present invention
  • FIG. 7a shows various applications of connectors according to embodiments to 7d of the present invention.
  • Fig. 1 shows a connector 100 according to an embodiment of the present invention and a second identically constructed connector 100 '.
  • the connector 100 will be described in detail, of course, the following description applies to the second identical connector 100 'as well.
  • the connector 100 is configured to perform wireline signal transmission (such as with the second identically constructed connector 100 ').
  • the connector 100 has a permanent magnet assembly 101, a signal transmission device 103 and a contact surface 105. Accordingly, the second identically constructed connector 100 'has a corresponding permanent magnet arrangement 10 ⁇ , a corresponding signal transmission device 103' and also a corresponding contact surface 105 '.
  • the permanent magnet assembly 101 is configured to mechanically fix the connector 100 to the second identically constructed connector 100 '.
  • Such a mechanical fixation can be achieved, for example, by virtue of a magnetic pole of a first magnetic polarity (for example a north pole) being opposite a magnetic pole of a second magnetic polarity (for example a south pole) when connecting the connector 100 to the second identically constructed connector 100 '.
  • the permanent magnet assembly 101 'of the second identically constructed connector 100' is arranged.
  • the mechanical fixation of the connector 100 with the second identically constructed connector 100 ' is based on magnetic Attractive forces between the connector 100 and the second identically constructed connector 100 '.
  • the signal transmission device 103 is designed to perform a line-free signal transmission between the connector 100 and the second identically constructed connector 100 '.
  • the signal transmission device 103 may be configured to transmit or receive data to and from the corresponding signal transmission device 103 'of the second identically constructed connector 100'.
  • Line unbound means in the present application that no direct electrical contact between the two signal transmission devices 103, 103 'is required to transmit signals between these two signal transmission devices 103, 103'.
  • the interface 105 is formed to make mechanical contact with (the corresponding interface 105 ') of the second identical connector 100'.
  • the touch surface 105 is configured so that it can be brought into contact with an identically designed contact surface 105 '.
  • the contact surface 105 may be a flat surface on which no groove or spring region is arranged or provided.
  • the permanent magnet assembly 101 is disposed on the contact surface 105 (inside) such that upon a manufactured mechanical contact between the connector 100 and the second identically constructed connector 100 '(for example, when the contact surface 105 and the corresponding contact surface 105' touch), the connector 100 and the second identically constructed connector 100 'are mechanically fixed (as described above based on magnetic attractive forces) and further there is a lead-free signal transmission path between the connector 100 and the second identically constructed connector 100'.
  • the connector 100 is formed so that when the connector 100 is brought into contact with the second identically constructed connector 100 'and further mechanically fixed by the permanent magnet assembly 101, the line-unbound signal transmission path between the connector 100 (between the first and second embodiments) is also detected Signal transmission device 103 of the connector 100) and the second identically constructed connector 100 '(the corresponding signal transmission device 103' of the second identically constructed connector 100 ') is established.
  • Signal transmission device 103 of the connector 100 the second identically constructed connector 100 '(the corresponding signal transmission device 103' of the second identically constructed connector 100 ')
  • signals may be transmitted between the connector 100 and the second identically constructed connector 100 '. Since the signal transmission path is off-line, no direct electrical contact between the connector 100 and the second identically constructed connector 100 'is needed so that exposed contact in the connector 100 can be avoided.
  • the connector 100 shown in Fig. 1 may for example be arranged at the end of a cable, but it may also be integrated directly into a device.
  • the connector which is arranged in the device is identical to the connector of the cable, which on the one hand can achieve that polarity reversal is no longer possible, but on the other hand also makes it possible to connect devices directly to one another (for example, without an additional cable).
  • the permanent magnet assembly 101 and the signal transmission device 103 are disposed in a housing 107 of the connector 100.
  • This housing 107 may be, for example, a housing of the device in which the connector 100 is located, but may also be a housing of only the connector 100 (for example, when connected to a cable).
  • An outer side of the housing 107 can be brought into contact with a corresponding outside of a corresponding housing of the second identically constructed connector 100 'in the area of the contact surface 105.
  • the permanent magnet assembly 101 and the signal transmission device 103 may therefore be arranged on an inner side of the housing 107 on the contact surface 105.
  • Magnetic field lines of the permanent magnet assembly 101 therefore exit the connector 100 through the interface 105 to impact the corresponding permanent magnet assembly 101 'of the second identically constructed connector 100'.
  • signal transmission beams or signal transmission waves of the signal transmission device 103 leave the connector 100 through the touch surface 105 to be received by the corresponding signal transmission device 103 'of the second identically constructed connector 100'.
  • magnetic field lines can flow through the contact surface 105.
  • the connector 100 has the following additional features.
  • the signal transmission device 103 is configured to perform both data transmission and power transmission.
  • the data transfer can be For example, optically and the energy transfer can be done, for example, inductively.
  • the signal transmission device 103 has a power transmission connection 109 and a data transmission connection 11 1.
  • the power transmission terminal 109 and the data transmission terminal 11 1 are separated in the embodiment shown in FIG. 1, they may also be combined in a common terminal, for example, when both data and power are supplied to the connector 100 via one and the same line become.
  • the power transmission terminal 109 is configured to be connected to a power transmission line 113.
  • a power transmission line may be, for example, an electrically conductive conductor 113.
  • the data transmission terminal 111 is formed to be connected to a data transmission line 15.
  • a data transmission line may for example be an optical waveguide 115, but may also be another electrically conductive conductor 15.
  • the signal transmission device 103 can be configured to both process the energy received by the energy transmission line 113 and the data received by the data transmission line 1 15, and then transmit it to the corresponding signal transmission device 103 'of the second identically constructed connector 100'.
  • Various possible configurations for data and / or energy conditioning as well as data and / or energy transmission are shown below with reference to the further figures.
  • FIG. 2 shows a connector 200 according to a further exemplary embodiment of the present invention and a second identically constructed connector 200 'fixed mechanically with this connector 200.
  • the connector 200 shown in FIG. 2 differs from the connector 100 shown in FIG. 1 in that a possible implementation is shown for the signal transmission device 103 based on inductive power transmission and optical data transmission.
  • the signal transmission device 103 has a coil 221.
  • the coil 221 may further include a ferrite core 222. According to further embodiments, this ferrite core is not necessarily required.
  • the ferrite core 222 may have as a material a soft ferrite such as nickel, zinc or manganese compounds. Further, the ferrite core 222 may include an opening or bore 240.
  • the ferrite core 222 can therefore also be embodied as a ferrite layer 222. The thickness of this ferrite layer 222 may then vary even depending on the application and the energy to be transferred.
  • Outside the coil 221 is the permanent magnet assembly 101.
  • the permanent magnet assembly 101 may have various orientations for directional fixation on the device or on the second identically constructed connector 200 '.
  • the permanent magnet arrangement 101 may, for example, have a different polarity of the magnets of the permanent magnet arrangement 101. Further, the permanent magnet assembly may also be formed as a circular ring. For example, the permanent magnet assembly 101 may include one or more bar magnets, which may be differently oriented due to their polarity. Various configurations for the permanent magnet arrangement 101 will also be shown below with reference to FIGS. 6a to 6e.
  • the coil 221 shown in FIG. 2 serves to transfer energy between the connector 200 and the second identically constructed connector 200 '.
  • data such as control data, can also be transmitted by means of the coil 221.
  • a wall of the opening or coil bore 240 may be provided with a coating 228.
  • this coating 228 may be a surface coating having a reflective material suitable for visible or infrared light. Possible materials for this surface coating 228 are, for example, metals (such as aluminum, silver or gold) or else polymers.
  • the ferrite core 222 may include the coil bore 240 and may be internally provided with the surface coating 228 having a reflective material suitable for visible or infrared light.
  • the energy transfer takes place in those shown in Fig. 2 connectors 200, 200 'according to the principle of inductive coupling.
  • the coil 221 or the resonant circuit may also be connected to a controller 223 of the signal transmission device 103, which is connected between the coil 221 and the energy transmission connection 109.
  • the controller 223 may include, for example, a voltage converter. This voltage converter can be used, for example, to supply the electronics (and thus, for example, to supply the electronics in the connector 200). Since the energy in the electrically conductive conductor 13 can be transmitted via a DC signal or an AC signal, an AC / DC converter or a DC / AC converter can be used for the DC transmission the controller 223 may be provided. For the AC transmission in the electrically conductive conductor 1 13, an AC / AC converter may be provided in the controller 223.
  • the outfeed of energy can then be applied to the second identically constructed connector 200 'in DC transmission via a corresponding DC / AC converter in the corresponding controller 223' of the second identically constructed connector 200 'and its corresponding coil system or its corresponding coil 22 ⁇ respectively.
  • the outfeed can take place via a corresponding AC / AC converter in the controller 223 'and the coil 22 ⁇ .
  • the AC / AC converter in the controller 223 may also be omitted and the coil 221 may be connected directly to the electrically conductive conductor 1 13.
  • the function of signal transmission may be bidirectional, so that the connectors according to embodiments of the present invention are both formed are to receive signals as well as send signals.
  • the arrangement / function for the power transmission is bidirectional. That is, energy can be coupled in on both sides (ie both the connector 200 and the identically constructed connector 200 ') and transmitted to the other side (to the other connector 200, 200', respectively).
  • controller 223 it is possible by way of the controller 223 (and the corresponding controller 223 ') to ensure that energy is coupled in at one side only (from only one of the two connectors 200, 200') at the same time.
  • controller 223 may communicate with the appropriate controller 223 'with each other as well as with external connectors of a connected cable or device to determine the direction of energy flow (from the connector 200 to the identical connector 200' or vice versa).
  • control modules in the controllers 223, 223 ' may communicate with each other at the two cable ends as well as with the external connectors of a connected cable or device.
  • the directional decision of the energy flow can also be carried out by means of the controller 223 via an automatic load detection or potential detection. Additional communication between the cable ends (between the connector 200 and the second identically constructed connector 200 ') or between external connectors of other cables or devices can thereby be avoided.
  • the signal transmission device 103 therefore has the coil 221 arranged on the contact surface 105 inside.
  • the signal transmission device 103 is designed to transmit energy between the coil 221 and the corresponding coil 22 ⁇ of the second identically constructed connector 200 'when mechanically fixing the connector 200 to the second identically constructed connector 200'.
  • a direction of the power transmission may be adjusted by means of the controller 223.
  • the controller 223 is therefore configured to selectively switch between a first mode and a second mode. In the first mode, the coil 221 receives energy from the corresponding coil 22 of the second identically constructed connector 200 ', and in the second mode, the coil 221 transfers energy to the corresponding coil 22 of the second identically constructed connector 200'.
  • one of the two controllers 223, 223' is always in the first mode while the other is in the second mode.
  • the controller 223 is connected between the coil 221 and the power transmission terminal 109.
  • the signal transmission device 103 is designed to provide, in the first mode, at the energy transfer connection 109 a power signal (for example a current and / or a voltage) which is based on the energy transferred from the corresponding coil 22 to the coil 221.
  • the signal transmission device 103 is configured in the second mode in order to transmit energy from the coil 221 to the corresponding coil 22 based on a further energy signal (for example a further voltage and / or a further current) received at the energy transmission connection 109.
  • the controller 223 may be configured to operate in response to a load or a potential the power transmission terminal 109 to switch between the first mode and the second mode.
  • the controller 223 may switch to the second mode when the potential at the power transfer terminal 109 is a supply potential, and switch to the first mode when the potential at the power transfer terminal 109 is a ground potential.
  • controller 223 may also be configured to switch between the first mode and the second mode in response to a received control signal.
  • the switching as a function of the received control signal can take place in addition to the potential or load detection at the energy transmission connection 109.
  • the controller 223 may also be configured to switch between the first mode and the second mode only in response to the control signal, regardless of the load or the potential at the power transmission terminal 109.
  • the control signal can be received at the energy transmission connection 109, for example, but can also be received at the data transmission connection 11. Furthermore, however, the control signal may also have been transmitted from the corresponding signal transmission device 103 'of the second identically constructed connector 200' to the signal transmission device 103 of the connector 200.
  • the connector 200 may also be configured to receive this control signal from a further connector or device fixedly connected to the connector 200 and / or to receive the control signal from the further identically constructed connector 200 '.
  • a frequency for the plug-in energy coupling and / or decoupling by means of the coil 221 can be selected from the KHz range to the MHz range and depends on the desired application.
  • the signal transmission device 103 is designed to perform optical data transmission.
  • the signal transmission device 103 therefore has an optical data transmission interface.
  • This optical data transmission interface has an optical transceiver 225 and a processing unit 226.
  • the transceiver 225 has both a transmitting unit 225a and a receiving unit 225b.
  • the transmitting unit 225a has a transmitting diode (such as an LED or a laser diode).
  • the receiving unit 225b has a photodetector (such as a photodiode).
  • the photodetector of the receiving unit 225b may be provided with additional filters according to further embodiments.
  • the transceiver 225 is disposed in the coil opening or coil bore 240 so that optical beams emanating from the transmission unit 225a or received by the reception unit 225b propagate along the coil opening 240.
  • signal processing means 226 is configured to perform opto-electrical signal shaping, i. H.
  • the optically received data by means of the receiving unit 225b are processed by the signal processing means 226 and provided in the form of voltage and / or current at the data transmission terminal 11 1.
  • electrically received data are processed at the data transmission connection 1 1 1 by the signal processing device 226 and provided to the optical transceiver 225 for optical data transmission and to the second identically constructed optical radiation emitted by the transmission unit 225 a Connector 200 'transmitted.
  • the data optically transmitted from the connector 200 or optically received by the connector 200 is transmitted through shielded or unshielded electric wires (the data transmission line 115).
  • the data transmission line 1 15 is an electrically conductive conductor 1 15th
  • the electrically conductive conductor 1 15 which is connected to the data transmission terminal 1 1 1 or can be connected, therefore, has conductive materials (such as metal).
  • the electrically conductive conductor 115 may comprise copper, aluminum or even a silver coating.
  • the transmitting unit 225a and the receiving unit 225b of the optical data transmission interface are arranged on or in the opening 240 such that in the mechanical fixation of the connector 200 with the second identically constructed connector 200 ', an optical data transmission path between the transmitting unit 225a and a corresponding receiving unit 225b'.
  • the transmitting unit 225a and the receiving unit 225b may therefore be arranged such that when the connector 200 is mechanically fixed with another identically constructed connector (such as the connector 200 '), the transmitting unit 225a is opposite the receiving unit 225b of the correspondingly constructed connector 200'.
  • the receiving unit 225b opposite the corresponding transmitting unit 225a 'of the identically constructed connector 200' is arranged. This can be achieved, for example, by arranging the transmitting unit 225a and the receiving unit 225b symmetrically with respect to an axis of symmetry of the connector 200.
  • FIG. 3 Another possible embodiment of the optical data transmission interface of the signal transmission device 103 is shown in FIG. 3 by means of a connector 300 according to a further exemplary embodiment of the present invention.
  • the optical communication interface of the signal transmission device 103 of the connector 300 shown in Fig. 3 differs from the optical communication interface 103 of the connector 200 in that the optical communication interface shown in Fig. 3 is formed to perform opto-optical signal shaping.
  • data is optically received and optically relayed from the optical communication interface to both a second identically constructed connector and an optical fiber 115 connected to the connector 300.
  • the data transmission line 115 is an optical waveguide 15, which is designed to transmit signals (for example data signals) optically.
  • the optical fiber 115 may be integrated with the electrically conductive conductor 13 in a common cable, with the connector 300 at one end of the cable.
  • a passive connection to or an active connection is provided for coupling the optical waveguide 15 to the connector 300.
  • Fig. 3 shows a Such active connection of the optical waveguide 15 to the signal transmission device 103.
  • the bidirectional data transmission interface of the signal transmission device 103 therefore has, in addition to the transceiver 225 whose transmission unit 225a and its reception unit 225b are directed in the direction of the contact surface 105, another transceiver 331 whose transmission unit 331a and its reception unit 331b are directed in the direction of the data transmission connection 111, to which the optical waveguide 115 is connected or can be connected.
  • the bidirectional data transmission interface of the signal transmission device 103 has a signal processing unit 334 which is connected between the optical transceiver 225 and the further optical transceiver 331.
  • the signal processing device 334 is designed to prepare signals received by the receiving unit 225b and to provide these to the transmitting unit 331a for forwarding.
  • the signal processing device 334 is designed to prepare signals received by the receiving unit 331b and to make them available to the transmitting unit 225a for forwarding.
  • the signal processing device 334 can be designed, for example, to tune, model, demodulate and amplify the signals received by the optical transceivers 225, 331 at the electrical level.
  • the signal processing means 334 may be configured to perform error detection, debugging, and connection and flow control.
  • the optical fiber 115 may include at least two fibers (eg, a first fiber 132 for a transmission direction viewed from the connector 300 and a second fiber 133 for a receive direction as viewed from the connector 300).
  • the first fiber 132 is therefore typically coupled to the transmitting unit 331a of the further optical transceiver 331 and the second fiber 133 is coupled to the receiving unit 331b of the further optical transceiver 331.
  • the signal transmission device 103 is designed to optically receive data signals (both from a further connector mechanically fixed to the connector 300 and from the optical waveguide 15), convert and receive these received signals into electrical signals, and after processing as optical signals (For example, on the other connector mechanically fixed to the connector 300 or to the optical waveguide 15 1) forward.
  • the signal transmission device 103 performs opto-electrical-optical signal shaping.
  • the signal processor 103 of the connector 400 shown in FIG. 4 thus differs from the signal processor 103 of the connector 300 shown in FIG. 3 in that there are no additional active elements (such as the transceivers 225, 331 and the signal processor 334) in the connector 400 are provided.
  • the connector 400 has an optical oncentrator 450.
  • This optical concentrator 450 has a parabolic shaped reflector 452, a mirror 451 and a hole or opening 453, or generally an interface 453 for coupling in and out.
  • the mirror 451 is arranged in the focal point of the parabolic reflector 452.
  • the optical waveguide 1 15 is connected directly to the hole 453 for coupling and decoupling.
  • a combination of a grating coupler, a so-called Taper (cone) and another optical fiber between the optical waveguide 1 15th and to switch the hole 453 for coupling and uncoupling as shown for example with reference to FIG. 5a.
  • the optical concentrator shown in FIG. 4 can also be used in those embodiments shown in FIGS. 2 and 3.
  • the transmitting unit 225a and the receiving unit 225b of the transceiver 225 can be connected directly to the hole 453 for coupling and decoupling, whereby an alignment of transmitting and receiving unit two interconnected connector is no longer needed.
  • the arrangement shown in FIG. 4 with the optical concentrator 450 functions bidirectionally.
  • the parabolic shaped reflector 452 may have a light-reflecting parabolic surface area in which optical filters are additionally integrated by coating this surface area so as to implement a bandpass filter and minimize spurious radiation.
  • the concentrator 450 may, for example, also be a so-called CPC (compound parabolic concentrator) or a DTIRC (DTIRC-dielectric total internal reflection concentrator).
  • CPC compound parabolic concentrator
  • DTIRC DTIRC-dielectric total internal reflection concentrator
  • the coupling and decoupling between the optical waveguide 115 and the wireless optical channel between the connector 400 and another identically constructed connector can also be done via other optics.
  • These may be, for example, spherical lenses or also grating couplers.
  • the optical concentrator 450 may be replaced by other optical elements, such as spherical lenses or grating couplers.
  • the grating couplers can be connected, for example via tapers, to the optical waveguide 115 (this enables optical surface adaptation of the grating to the optical waveguide fibers 132, 13).
  • the end of the fapcr may also be connected to a second grating coupler. This is then connected to the fiber optic fiber.
  • grating couplers can also be used as a filter structure and interference radiation can thus be suppressed.
  • the concentrator 450 or generally the coupling and decoupling unit 450 may be disposed in the through-hole 240, that is, for example, in the ferrite core bore 240 on the front side (at the contact surface 105 inside) of the plug-less connector 400.
  • FIG. 5a shows the above-described coupling between the optical waveguide 15 and the optical concentrator 450 by means of a grating coupler 561, a tapers 562 and another optical waveguide 563.
  • the optical waveguide 563 can be seen in the connector 400 shown in FIG the hole 453 for coupling and uncoupling the optical concentrator 450 may be connected.
  • At another end of the further optical waveguide 563 of the taper 562 is connected.
  • the taper 562 is adjoined by the optical grating coupler 561, which is then connected to the optical waveguide 15 (or to its two fibers 132, 133).
  • a connector may include an optical channel comprising a series arrangement of a grating coupler 561, a taper 562, and an additional optical fiber 563 connected between the data transfer port 11 and the coupling and extraction hole 453 of FIG optical concentrator 450 are connected.
  • the optical concentrator 450 can also be replaced by other optics, so that, according to further embodiments, another optics (for example a lens) can also be arranged.
  • another optics for example a lens
  • another taper and a further grating coupler may be arranged at the end of the further optical waveguide 563.
  • FIG. 5b shows a further possibility for coupling the further transceiver 331 of the connector 300 shown in FIG. 3 to the optical waveguide 15.
  • the signal path shown in FIG. 5b which is between the data transmission port 11 of the connector 300 and the further optical transceiver 331, has a grating coupler 561, a taper 562 connected behind it, a further optical waveguide 563 connected behind the taper 562 and an optical switch 571 connected behind the further optical waveguide 563.
  • the concept shown in FIG. 5b can also be used for the passive optical fiber connection (for example, without the optical concentrator 450).
  • the connectors were each configured to transmit both data and power, other connectors according to embodiments of the present invention may, of course, be configured to transmit only data or only power.
  • the plug and socketless connectors are then disarmed accordingly in functionality. Alternatively, unused or unused components can of course also be switched off functionally.
  • the male and female connectors have a magnetic connection mechanism (which is based on the permanent magnet assembly 101).
  • a mechanical fixation of two connectors is realized by a magnetic fixation.
  • the connectors may be magnetically identical. Therefore, there is no longer a distinction between "male and female” and a male and female connector is provided which can be coupled (connected) to a second identically constructed connector for example, on the contact surface 105 outside) be made flat, so have no grooves or springs.
  • the magnetic, electrical and optical properties of the connector can be designed. If, for example, a high mechanical fixation between two connectors is required, then the permanent magnet arrangement can, for example, have a high magnetic complexity and / or high magnetic attraction forces.
  • FIG. 6a shows a first possible arrangement of individual magnets of the permanent magnet arrangement 101 using the example of the connectors 200, 300.
  • the permanent magnet arrangement 101 has a first magnetic pole 601 with a first magnetic polarity, a second magnetic pole 602 with the first first magnetic polarity, a third magnetic pole 603 having a second magnetic polarity, and a fourth magnetic pole 604 having the second magnetic polarity.
  • the first and the second magnetic polarity are opposite to each other.
  • the first magnetic polarity may be a north pole and the second magnetic polarity may be a south pole.
  • the magnetic poles 601-604 are arranged such that when the connector 200, 300 shown in Fig. 6a is connected to a second identically constructed connector, magnetic poles of opposite polarity are opposed, respectively.
  • the first magnetic pole 601 is located opposite a corresponding third magnetic pole of the second identically constructed connector
  • the second magnetic pole 602 is identical to a corresponding fourth magnetic pole of the second one arranged arranged connector
  • the third magnetic pole 603 opposite to a corresponding first magnetic pole of the second identically constructed connector arranged and arranged the fourth magnetic pole 604 opposite a corresponding second magnetic pole of the second identically constructed connector.
  • an arrangement of the magnetic poles can be such that in each case one magnetic pole of the first polarity and one magnetic pole of the second polarity are arranged symmetrically with respect to an axis of symmetry 605 of the connector 200, 300 on the contact surface 105.
  • the transmitting element 225a and the receiving element 225b of the optical transceiver 225 may be arranged symmetrically with respect to this same axis of symmetry 605.
  • the first magnetic pole 601 and the third magnetic pole 603 are disposed symmetrically with each other with respect to the axis of symmetry 605, and further, the second magnetic pole 602 and the fourth magnetic pole 604 are arranged symmetrically with respect to the axis of symmetry 605.
  • the magnetic poles 601-604 may be, for example, magnetic poles of block magnets or bar magnets, one magnetic pole of each such block magnet or bar magnet (eg, one of the magnetic poles 601-604) facing the contact surface 105, while the other magnetic pole of such bar magnet or block magnet of FIG the contact surface 105 is arranged facing away.
  • the magnetic poles 601-604 may be distributed inside the contact surface 105 of the connector 200,300, for example distributed around the coil 221.
  • the symmetry axis 605, with respect to which the oppositely polarized magnetic poles are respectively arranged, may be perpendicular to a further axis of symmetry 607 of the connector 200, 300.
  • the transmitting unit 225a and the receiving unit 225b are arranged symmetrically with respect to the symmetry axis 605.
  • Fig. 6b shows another possibly implementation of the permanent magnet assembly 101 using only two magnets.
  • a first magnetic pole 611 for example, a first block magnet or bar magnet
  • a second magnetic pole 612 for example, a second bar magnet or block magnet
  • first magnetic pole 61 1 arranged with respect to the axis of symmetry 605.
  • the number of magnetic poles used which are arranged on the contact surface 105 can vary and in particular can be selected depending on how strong the mechanical fixation between two connectors is according to embodiments of the present invention.
  • FIG. 6c shows another possible implementation of the permanent magnet arrangement 101, wherein the implementation shown in FIG. 6c differs from the implementations shown in FIGS. 6a and 6b in that, in the implementation shown in FIG. 6c, the block magnets or bar magnets on the Contact surface 105 are arranged, that both the north pole and the south pole facing the contact surface 105 are arranged. Therefore, in the implementations shown in FIGS. 6a and 6b, only one magnetic pole of the block magnets or bar magnets of the contact surface 105 is in each case In the implementation shown in FIG. 6 c, both magnetic poles face the contact surface 105.
  • a rod or block magnet can also be referred to simply as a magnet.
  • the implementation of the permanent magnet assembly 101 shown in FIG. 6c includes a first magnet 621, a second magnet 623, and a third magnet 625 disposed on the interface 105 of the connector 200, 300.
  • the magnets 621-625 are arranged such that one magnetic pole of first magnetic polarity and one magnetic pole of second magnetic polarity are arranged symmetrically with respect to the axis of symmetry 605, respectively.
  • the south pole of the first magnet 621 is arranged symmetrically with respect to the north pole of the first magnet 621 with respect to the axis of symmetry 605.
  • the north pole of the second magnet 623 and the south pole of the third magnet 625 are arranged symmetrically with respect to the axis of symmetry 605, and the north pole of the third magnet 625 and the south pole of the second magnet 623 are symmetrical to each other with respect to the axis of symmetry 605.
  • a connector may have exactly one magnet 621 whose opposite magnetic poles are arranged symmetrically with respect to the axis of symmetry 605.
  • FIG. 6 d shows another possible implementation of the permanent magnet arrangement 101 using a ring magnet 631 which is arranged on the contact surface 105 of the connector 200, 300.
  • a north pole of the ring magnet 631 and a south pole of the ring magnet 631 are arranged symmetrically with respect to the symmetry axis 605.
  • the north pole is arranged on a first side with respect to the axis of symmetry 605 and the south pole is arranged on a second side with respect to the axis of symmetry 605.
  • the possible implementations for the permanent magnet arrangement 101 shown in FIGS. 6a-6d each provide a polarity reversal protection, ie the connectors 200, 300, as shown in FIGS. 6a-6d, can only be entrained in a specific position connect to an identical connector. This ensures that the optical transmission link between the optical transceiver 225 and the corresponding transceiver 225 'of the second identically constructed connector is made with mechanical fixation of the connector 200, 300 to the second identically constructed connector.
  • this polarity reversal protection can be dispensed with, for example by using the optical concentrator 450 described with reference to FIG. 4.
  • the connector 400 illustrates another possible implementation for the permanent magnet assembly 101, which is based on FIG Reverse polarity protection omitted.
  • a ring magnet 641 is disposed on the interface 105 of the connector 400.
  • the ring magnet 641 is magnetized sector-shaped. The arrangement of the magnetic poles of the ring magnet 641 shown in Fig. 6e allows the connector 400 to be connected in various positions to a second identically constructed connector.
  • the connector 400 can also be equipped with a permanent magnet arrangement, as described in FIGS. 6a-6d, so that a polarity reversal protection can also be realized for the connector 400.
  • the signal transmission device 103 may be configured to mechanically connect the connector 200, 300 to the second identically constructed connector, the optical communication interface (eg, the optical transceiver 225) within the connector 200, 300 (for example, within the opening 240 of the connector 200, 300) that the line-unbound signal transmission path is formed between the connector 200, 300 and the second identically constructed connector.
  • the signal transmission device 103 may include an integrated drive that can rotate the transceiver 225 within the aperture 240.
  • FIGS. 6a-6d show a possible arrangement of the magnetic poles in the permanent magnet arrangement 101 with an alignment, whereby the respective transceiver 225 and the coil 221 or their ferrite core 222 are arranged centrally for wireless data and energy transmission.
  • Fig. 6e in addition a magnetic fixation without an alignment has been described.
  • the magnets can therefore z. B. can be arbitrarily arranged in a circle or it can, as shown in Fig. 6e, a sector-shaped magnetized ring magnet 641 are used.
  • the optical transceiver 225 can either be automatically aligned or the concentrator 450 shown in FIG. 4 can be used so that such automatic alignment of the optical transceiver 225 is not needed at all.
  • connectors shown in FIGS. 6a-6e each have a circular cross-section, of course, other cross-sections (for example, rectangular cross-sections or cross-sections with rounded edges) can be used.
  • connectors can therefore be magnetically identical.
  • the connectors may be made flat at the mechanical contact location (eg, at the interface 105 outside). In other words, no mechanical latching, plugging or clamping mechanism for further mechanical fixation of the connector with the second identically constructed connector is arranged on the contact surface 105, since the mechanical fixation between two connectors takes place magnetically.
  • Connectors according to embodiments of the present invention may be integrated directly into a device or connected to a cable.
  • FIG. 7a shows an example in which a first connector 100 is arranged in a housing 701.
  • a cable 703, which has a further connector 100 at least at one of its ends, can then be directly attached to the surface of the device 701, without additional Measures are fixed by means of the connector 100 in the device and the connector 100 on the cable 703.
  • the cable 703 may have identical connectors 100 at both ends.
  • the cable 703 may include, for example, the optical fiber 115 and the electrically conductive conductor 113.
  • Embodiments of the present invention therefore provide a cable 703 having a first connector 100 at a first end and an identically constructed connector 100 at a second end, and the two identically constructed connectors 100 using one or more optical fibers 115 and / or one or more optical fibers a plurality of electrically conductive conductor 113 are connected.
  • Fig. 7b shows an example of how the cable 703 can be connected to another cable 703 due to the arrangement of the two male and female connector 100 at both ends of the cable.
  • Fig. 7c shows another possible application of connectors according to embodiments of the present invention.
  • a cable may have a connector at one end in accordance with an embodiment of the present invention and a conventional connector at another end, such as USB, Ethernet, powerline, optical fibers, or others.
  • a cable 705 is shown, which has at its one end the connector 100 and at its other end a conventional connector 707.
  • connectors according to embodiments of the present invention also allows a connection of two devices directly to each other.
  • One such example is shown in FIG. 7d with the device 701 having the connector 100 and another device 709 having another connector 100.
  • the devices 701, 709 can be directly connected to each other without additional cables.
  • Devices 701, 709 may be portable (eg, telephone, external hard drive, fablet) or permanently installed (eg, computer docking station, kiosk).
  • embodiments of the present invention provide a linkage mechanism that does not have an additional latch, plug, or clamp mechanism based on a magnetic fixture. Further, by the use of wireless signal transmission methods allows connectors according to embodiments of the present invention to be completely terminated and therefore also be used in harsh environmental conditions, such as underwater. Furthermore, by a clever arrangement of the magnets of the permanent magnet arrangement, it is possible for connectors according to embodiments of the present invention to be protected against polarity reversal, without the connectors having a plug-in mechanism, latching mechanism or clamping mechanism. Therefore, some embodiments of the present invention provide a male and female connector having a non-wireline signal transmission and reverse polarity protection.
  • the permanent magnet assembly 101 via the permanent magnet assembly 101, alignment of the leadless signal transmission device 103 to a corresponding lead-free signal transmission device of a second identically constructed connector is enabled, thereby ensuring optical data transmission and / or energy transfer without slippage.

Landscapes

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Description

Verbinder zur leitungsungebundenen Signalübertragung
Technisches Gebiet
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung schaffen einen Verbinder zur leitungsungebundenen Signalübertragung.
Hintergrund der Erfindung
Aufgrund von hohen Datenraten sowie der Kombination der Übertragung von elektrischer Energie sowie Daten (wie beispielsweise durch Power over Ethernet, USB, Powerline) steigen die Anforderungen an Kabel und Steckverbinder. Ferner ist es ein Ziel, robuste, langlebige und zuverlässige Steckverbinder zu entwickeln, die sowohl einfach als auch schnell zu handhaben sind.
Ferner steigen die Herausforderungen an die Steckverbinderindustrie, da Hochfrequenzsteckverbinder weniger langlebig, robust, zuverlässig und schwerer zu handhaben sind als Niederfrequenzsteckverbinder und außerdem der Trend immer mehr zu miniaturisierten Hochfrequenzsteckverbindern geht.
Ferner lassen sich viele heutige Steckverbinder in bestimmten Umgebungen (wie beispielsweise in harschen Umgebungen (erzeugt durch Staub, Wasser, Salzwasser oder beliebige andere Flüssigkeiten) oder in explosiven Umgebungen) nicht oder nur durch erhöhte Aufwendungen einsetzen. Zusätzliche Anforderungen können darin bestehen, eine Kommunikation oder ein Laden in Flüssigkeiten durchzuführen.
Es existieren kabelgebundene Lösungen für Daten und Energieübertragung, wie z. B. USB, Glasfasertechnik, Ethernet, GigE oder Powerline.
Ferner existieren drahtlose Lösungen zur Energie- und Datenübertragung. Für geringe Reichweiten lässt sich bei der Energieübertragung beispielsweise eine induktive Kopplung einsetzen, welche eine Effizienz von mehr als 90 % aufweist. Jedoch hat diese induktive Kopplung sehr geringe Reichweiten zur Folge. Solche induktiven Kopplungen werden beispielsweise in elektrischen Zahnbürsten, Akkuschraubern oder Ladematten für Endanwendergeräte eingesetzt. Höhere Reichweiten dagegen erfordern Einschnitte bezüglich der übertragenen Energie bzw. der Effizienz (wie beispielsweise bei RFID).
Zur Datenübertragung sind Funktechniken für den allgemeinen Einsatz, insbesondere für niedrige Datenraten (wie beispielsweise <300 MBit pro Sekunde Bruttodatenrate), verfügbar. Jedoch haben Funktechniken den Nachteil, dass sich alle Nutzer die Bandbreite (Bruttodatenrate) teilen. Die Nettodatenrate ist daher immer viel kleiner als die Bruttodatenrate (in der Regel ca. 10 - 50 %). Beispiele für solche Funktechniken sind WLAN, Bluetooth oder ZigBee.
Neue Funktechniken (wie beispielsweise WiGig oder optische drahtlose Kommunikation) können nur sogenannte Line-of-Sight- Verbindungen herstellen. Für bestimmte Anwendungen sind sie deshalb nicht geeignet.
Zusammenfassung der Erfindung
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Konzept zu schaffen, welches einen verbesserten Verbinder ermöglicht.
Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Verbinder gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 1.
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung schaffen einen Verbinder zur leitungs- ungebundenen Signalübertragung. Der Verbinder weist eine Permanentmagnetanordnung zur mechanischen Fixierung des Verbinders mit einem zweiten identisch aufgebauten Verbinder auf. Ferner weist der Verbinder eine Signalübertragungsvorrichtung zur leitungsungebundenen Signalübertragung zwischen dem Verbinder und dem zweiten identisch aufgebauten Verbinder auf und eine Berührungsfläche zur Herstellung eines mechanischen Kontakts mit dem zweiten identisch aufgebauten Verbinder. Die Permanentmagnetanordnung ist derart an der Berührungsfläche angeordnet, dass bei einem hergestellten mechanischen Kontakt zwischen dem Verbinder und dem zweiten identisch aufgebauten Verbinder der Verbinder und der zweite identisch aufgebaute Verbinder miteinander mechanisch fixiert sind und ferner eine leitungsungebundene Signalübertra- gungsstrecke zwischen dem Verbinder und dem zweiten identisch aufgebauten Verbinder besteht. Es ist ein Kerngedanke von Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung, dass ein verbessertes Konzept für einen Verbinder geschaffen werden kann, wenn der Verbinder derart aufgebaut ist, dass er mit einem zweiten identisch aufgebauten Verbinder mechanisch fixiert werden kann und eine leitungsungebundene Signalübertragungsstrecke zwischen diesem Verbinder und dem zweiten identisch aufgebauten Verbinder errichtet werden kann. Durch den komplett gleichen Aufbau von Stecker und Buchse (durch den komplett gleichen Aufbau des Verbinders und des zweiten identisch aufgebauten Verbinders) entfällt das unterschiedliche Handhaben bei Herstellung und Anwendung/Nutzung. Der Verbinder lässt sich daher auch als steckerloser und buchsenloser Verbinder bezeich- nen. Es kann daher ein sehr einfaches Handling und„immer kompatible" Kabel- und Geräteverbindungen für den Nutzer umgesetzt werden. Mit dem„immer kompatiblen" Verbinder können sowohl Geräte als auch Kabel ausgerüstet werden. So können beispielsweise Geräte direkt miteinander verbunden werden (ohne zusätzliche Kabel). Ferner können bei der Überwindung größerer Reichweiten Kabel eingesetzt werden (welche an ihren Enden jeweils einen Verbinder gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung haben). Diese Kabel können zusätzlich beliebig aneinandergereiht werden, ohne dabei auf eine bestimmte Anordnungsrichtung der Kabel zu achten, um die zu überbrückende Entfernung zwischen Geräten zu erhöhen. Aufgrund der Permanentmagnetanordnung ist keine zusätzliche mechanische Arretierung (wie beispielsweise eine Rastarretie- rung, eine Steckarretierung oder eine Klemmarretierung) notwendig.
Ferner kann gemäß einigen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung die Permanentmagnetanordnung mehrere unterschiedliche Polaritäten aufweisen, die in einer bestimmten Anordnung an der Berührungsfläche angeordnet sind. Durch diese magnetisch polarisierte Fixierung wird ermöglicht, dass zwei miteinander verbundene Verbinder gemäß Ausführungsbeispielen automatisch direkt ausgerichtet werden. Ein falsches Verbinden ist daher nicht mehr möglich bzw. wird unterbunden.
Gemäß einigen Ausführungsbeispielen kann die Permanentmagnetanordnung daher einen ersten Magnetpol mit einer ersten magnetischen Polarität aufweisen (beispielsweise einen Nordpol) und einen zweiten Magnetpol mit einer zweiten, zu der ersten magnetischen Polarität entgegengesetzten Polarität (beispielsweise einen Südpol) aufweisen. Der erste Magnetpol und der zweite Magnetpol können dabei symmetrisch zueinander bezüglich einer Symmetrieachse des Verbinders angeordnet sein. Durch das symmetrische Anordnen der zwei unterschiedlichen Magnetpole wird ermöglicht, dass wenn der Verbinder mit dem zweiten identisch aufgebauten Verbinder mechanisch fixiert ist, der erste Magnetpol des Verbinders gegenüberliegend einem entsprechenden zweiten Magnetpol des zweiten identisch aufgebauten Verbinders angeordnet ist und der zweite Magnetpol des Verbinders gegenüberliegend einem entsprechenden ersten Magnetpol des zweiten identisch aufgebauten Verbinders angeordnet ist. Ferner wird durch die beschriebene Anordnung des ersten Magnetpols mit der ersten Polarität und des zweiten Magnetpols mit der zweiten Polarität ermöglicht, dass der erste Verbinder und der zweite identisch aufgebaute Verbinder nur in einer bestimmten Position miteinander mechanisch fixiert werden, wodurch ein falsches Verbinden (wie beispielsweise ein Verpolen) des Verbinders mit dem zweiten identisch aufgebauten Verbinder vermieden wird.
Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen kann die Signalübertragungsvorrichtung eine bidirektionale Datenübertragungsschnittstelle mit einem Sendeelement und einem Empfangselement aufweisen. Das Sendeelement und das Empfangselement können symmetrisch zueinander bezüglich der oben erwähnten Symmetrieachse des Verbinders angeordnet sein. Beispielsweise kann das Sendeelement eine Sendediode (wie beispielsweise eine LED) sein und das Empfangselement kann eine Empfangsdiode (wie beispielsweise eine Photodiode oder ein Photodetektor) sein. Durch die Anordnung des Sendeelements und des Empfangselements symmetrisch zueinander bezüglich der Symmetrieachse des Verbinders wird ermöglicht, dass in Verbindung mit der oben beschriebenen Anordnung der Magnetpole garantiert ist, dass, wenn der Verbinder mit dem zweiten identisch aufgebauten Verbinder mechanisch fixiert ist, eine bidirektionale Übertragungsstrecke zwischen der Datenübertragungsschnittstelle des Verbinders und einer entsprechenden Datenübertragungsschnittstelle des zweiten identisch aufgebauten Verbinders errichtet wird. Mit anderen Worten wird ermöglicht, dass eine Verpolung des Verbinders und des zweiten identisch aufgebauten Verbinders unterbunden wird. Durch die beschriebene magnetisch polarisierte Fixierung werden daher die Verbinder automatisch korrekt ausgerichtet. Ein falsches Verbinden ist nicht mehr möglich.
Ferner kann gemäß weiteren Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung die Signalübertragungsvorrichtung nicht nur zur Übertragung von Daten, sondern auch (oder nur) zur Übertragung von Energie ausgebildet sein. So kann die Signalübertragungsvor- richtung beispielsweise eine Spule aufweisen, welche (innen) an der Berührungsfläche angeordnet ist. So wird ermöglicht, dass Energie zwischen der Spule des Verbinders und einer entsprechenden Spule des zweiten identisch aufgebauten Verbinders übertragen wird. Mit anderen Worten kombinieren Verbinder gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung die Vorteile von sehr hohen Datenraten (beispielsweise mit einer optischen Datenübertragung) mit den Vorteilen einer drahtlosen Energieübertragung (für kurze Reichweiten). Aufgrund dessen, dass die Signalübertragungsvorrichtung ausgebildet ist, um eine leitungsungebundene Signalübertragung (beispielsweise sowohl Datenübertragung als auch Energieübertragung) durchzuführen, wird ein Verbinder ermöglicht, der komplett versiegelt ist und somit vor Umwelteinflüssen geschützt ist. Verbinder gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung lassen sich daher auch in harschen Umgebungen einsetzen. Mit andere Worten kann ein Verbinder gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ohne freiliegende (elektrische) Kontakte auskommen, da die Signalübertragung leitungsungebunden erfolgt.
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung kombinieren daher die Vorteile von sehr hohen Datenraten und sehr effizienten Übertragungsprotokollen der Datenkabel mit den Vorteilen der drahtlosen Energie- und Datenübertragung in Richtung steckerloser und robuster Geräte. Es werden daher Vorteile von kabelgebundener und kabelloser Energie- und Datenübertragung zusammengeführt. Ferner wird eine Hochgeschwindigkeitskommunikation mit robusten, langlebigen, zuverlässigen und einfach zu handhabenden Verbinderkonzepten verknüpft.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden anhand der beiliegenden Figuren detailliert beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 eine allgemeine Darstellung eines Verbinders gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 einen Verbinder sowie einen zweiten identisch aufgebauten Verbinder, die ausgebildet sind, um eine induktive Energieübertragung und eine optische Datenübertragung durchzuführen;
Fig. 3 einen Verbinder gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel zur Anbindung an einen Lichtwellenleiter;
Fig. 4 einen Verbinder gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel mit einem optischen Konzentrator;
Fig. 5a eine mögliche Anbindung eines Lichtwellenleiters an den optischen Konzentra- tors des in Fig. 4 gezeigten Verbinders;
Fig. 5b eine mögliche Anbindung eines Lichtwellenleiters an einen optischen Sendeempfänger des in Fig. 3 gezeigten Verbinders; Fig. 6a verschiedene mögliche Anordnungen von Magnetpolen einer Permanentmag- bis 6e netanordnung bei Verbindern gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden
Erfindung; und Fig. 7a verschiedene Anwendungsmöglichkeiten von Verbindern gemäß Ausführungs- bis 7d beispielen der vorliegenden Erfindung.
Detaillierte Beschreibung von Ausführungsbeispielen
der vorliegenden Erfindung
Bevor im Folgenden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung detailliert beschrieben werden, wird darauf hingewiesen, dass dieselben Elemente oder Elemente gleicher Funktion mit denselben Bezugszeichen versehen sind und dass auf eine wieder- holte Beschreibung von Elementen, die mit denselben Bezugszeichen versehen sind, verzichtet wird.
Fig. 1 zeigt einen Verbinder 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung sowie einen zweiten identisch aufgebauten Verbinder 100'. Im Folgenden wird der Verbinder 100 detailliert beschrieben, wobei die folgende Beschreibung natürlich auch auf den zweiten identisch aufgebauten Verbinder 100' zutrifft.
Der Verbinder 100 ist ausgebildet, um eine leitungsungebundenen Signalübertragung (wie beispielsweise mit dem zweiten identisch aufgebauten Verbinder 100') durchzuführen. Der Verbinder 100 weist eine Permanentmagnetanordnung 101 , eine Signalübertragungsvorrichtung 103 und eine Berührungsfläche 105 auf. Dementsprechend weist der zweite identisch aufgebaute Verbinder 100' eine entsprechende Permanentmagnetanordnung 10Γ, eine entsprechende Signalübertragungs Vorrichtung 103' und auch eine entsprechende Berührungsfläche 105' auf. Die Permanentmagnetanordnung 101 ist ausgebildet, um den Verbinder 100 mit dem zweiten identisch aufgebauten Verbinder 100' mechanisch zu fixieren. Eine solche mechanische Fixierung lässt sich beispielsweise dadurch erreichen, dass bei einer Verbindung des Verbinders 100 mit dem zweiten identisch aufgebauten Verbinder 100' ein Magnetpol einer ersten magnetischen Polarität (beispielsweise ein Nordpol) gegenüber einem Magnetpol einer zweiten magnetischen Polarität (beispielswei- se ein Südpol) der Permanentmagnetanordnung 101 ' des zweiten identisch aufgebauten Verbinders 100' angeordnet ist. Mit anderen Worten basiert die mechanische Fixierung des Verbinders 100 mit dem zweiten identisch aufgebauten Verbinder 100' auf magnetischen Anziehungskräften zwischen dem Verbinder 100 und dem zweiten identisch aufgebauten Verbinder 100'.
Die Signalübertragungsvorrichtung 103 ist ausgebildet, um eine leitungsungebundene Signalübertragung zwischen dem Verbinder 100 und dem zweiten identisch aufgebauten Verbinder 100' durchzuführen. Beispielsweise kann die Signalübertragungsvorrichtung 103 ausgebildet sein, um Daten zu der entsprechenden Signalübertragungsvorrichtung 103' des zweiten identisch aufgebauten Verbinders 100' zu übertragen bzw. von dieser zu empfangen. Leitungsungebunden bedeutet in der vorliegenden Anmeldung, dass kein direkter elektrischer Kontakt zwischen den beiden Signalübertragungsvorrichtungen 103, 103' benötigt wird, um Signale zwischen diesen beiden Signalübertragungsvorrichtungen 103, 103' zu übertragen.
Ferner ist die Berührungsfläche 105 ausgebildet, um einen mechanischen Kontakt mit (der entsprechenden Berührungsfläche 105') des zweiten identisch aufgebauten Verbinders 100' herzustellen. Mit anderen Worten ist die Berührungsfläche 105 derart ausgestaltet, dass sie mit einer identisch ausgestalteten Berührungsfläche 105' in Kontakt gebracht werden kann. Beispielsweise kann die Berührungsfläche 105 eine ebene Fläche sein, an welcher kein Nut- oder Federbereich angeordnet bzw. vorgesehen ist.
Die Permanentmagnetanordnung 101 ist derart (von innen) an der Berührungsfläche 105 angeordnet, dass bei einem hergestellten mechanischen Kontakt zwischen dem Verbinder 100 und dem zweiten identisch aufgebauten Verbinder 100' (beispielsweise wenn sich die Berührungsfläche 105 und die entsprechende Berührungsfläche 105' berühren) der Verbinder 100 und der zweite identisch aufgebaute Verbinder 100' mechanisch fixiert sind (wie oben beschrieben basierend auf magnetischen Anziehungskräften) und ferner eine leitungsungebundene Signalübertragungsstrecke zwischen dem Verbinder 100 und dem zweiten identisch aufgebauten Verbinder 100' besteht. Mit anderen Worten ist der Verbinder 100 derart ausgebildet, dass, wenn der Verbinder 100 mit dem zweiten identisch aufgebauten Verbinder 100' in Kontakt gebracht wird und ferner mittels der Permanentmagnetanordnung 101 mechanisch fixiert wird, gleichzeitig auch die leitungsungebundene Signalübertragungsstrecke zwischen dem Verbinder 100 (zwischen der Signalübertragungsvorrichtung 103 des Verbinders 100) und dem zweiten identisch aufgebauten Verbinder 100' (der entsprechenden Signalübertragungsvorrichtung 103' des zweiten identisch aufgebauten Verbinders 100') errichtet wird. Entlang dieser errichteten, leitungsungebundenen Signalübertragungs strecke können Signale zwischen dem Verbinder 100 und dem zweiten identisch aufgebauten Verbinder 100' übertragen werden. Da die Signalübertragungsstrecke leitungsungebunden ist, wird kein direkter elektrischer Kontakt zwischen dem Verbinder 100 und dem zweiten identisch aufgebauten Verbinder 100' benötigt, sodass freiliegende Kontakt bei dem Verbinder 100 vermieden werden können.
Der in Fig. 1 gezeigte Verbinder 100 kann beispielsweise am Ende eines Kabels angeordnet werden, er kann aber auch direkt in einem Gerät integriert werden. So lässt es sich beispielsweise ermöglichen, dass der Verbinder, welcher im Gerät angeordnet ist, identisch zu dem Verbinder des Kabels ist, wodurch sich einerseits erreichen lässt, dass keine Verpolung mehr möglich ist, andererseits auch erreichen lässt, dass Geräte direkt miteinander verbunden werden können (beispielsweise ohne ein zusätzliches Kabel). Die Permanentmagnetanordnung 101 und die Signalübertragungsvorrichtung 103 sind in einem Gehäuse 107 des Verbinders 100 angeordnet. Dieses Gehäuse 107 kann beispielsweise ein Gehäuse des Geräts, in dem sich der Verbinder 100 befindet, sein, kann aber auch ein Gehäuse nur des Verbinders 100 sein (wenn dieser beispielsweise mit einem Kabel verbunden ist). Eine Außenseite des Gehäuses 107 kann im Bereich der Berührungs- fläche 105 mit einer entsprechenden Außenseite eines entsprechenden Gehäuses des zweiten identisch aufgebauten Verbinders 100' in Kontakt gebracht zu werden. Die Permanentmagnetanordnung 101 und die Signalübertragungsvorrichtung 103 können daher an einer Innenseite des Gehäuses 107 an der Berührungsfläche 105 angeordnet sein. Magnetische Feldlinien der Permanentmagnetanordnung 101 verlassen daher durch die Berührungsfläche 105 den Verbinder 100, um auf die entsprechende Permanentmagnetanordnung 101 ' des zweiten identisch aufgebauten Verbinders 100' zu treffen. Ferner verlassen Signalübertragungsstrahlen oder Signalübertragungswellen der Signalübertragungsvorrichtung 103 den Verbinder 100 durch die Berührungsfläche 105, um von der entsprechenden Signalübertragungsvorrichtung 103' des zweiten identisch aufgebauten Verbinders 100' empfangen zu werden. Bei einer induktiven Signalübertragung zwischen der Signalübertragungsvorrichtung 103 und der entsprechenden Signalübertragungsvorrichtung 103' können beispielsweise magnetische Feldlinien durch die Berührungsfläche 105 fließen. Ferner weist der Verbinder 100 die folgenden zusätzlichen Merkmale auf.
Die Signalübertragungs Vorrichtung 103 ist ausgebildet, um sowohl eine Datenübertragung als auch eine Energieübertragung durchzuführen. Die Datenübertragung kann dabei beispielsweise optisch erfolgen und die Energieübertragung kann beispielsweise induktiv erfolgen. Dazu weist die Signalübertragungs Vorrichtung 103 einen Energieübertragungsan- schluss 109 und einen Datenübertragungsanschluss 11 1 auf. Obwohl in dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel der Energieübertragungsanschluss 109 und der Datenüber- tragungsanschluss 11 1 getrennt sind, so können diese auch in einem gemeinsamen Anschluss kombiniert werden, beispielsweise wenn über ein und dieselbe Leitung sowohl Daten als auch Energie zu dem Verbinder 100 zugeführt werden.
Der Energieübertragungsanschluss 109 ist ausgebildet, um mit einer Energieübertragungs- leitung 113 verbunden zu werden. Eine solche Energieübertragungsleitung kann beispielsweise ein elektrisch leitfähiger Leiter 113 sein. Ferner ist der Datenübertragungsanschluss 111 ausgebildet, um mit einer Datenübertragungsleitung 1 15 verbunden zu werden. Eine solche Datenübertragungsleitung kann beispielsweise ein Lichtwellenleiter 115 sein, kann aber auch ein weiterer elektrisch leitfähiger Leiter 1 15 sein.
Die Signalübertragungsvorrichtung 103 kann ausgebildet sein, um sowohl die mittels der Energieübertragungsleitung 113 empfangene Energie als auch die mittels der Datenübertragungsleitung 1 15 empfangenen Daten aufzubereiten, um diese dann an die entsprechende Signalübertragungsvorrichtung 103' des zweiten identisch aufgebauten Verbinders 100' zu übertragen. Verschiedene mögliche Ausgestaltungen zur Daten- und/oder Energieaufbereitung sowie Daten- und/oder Energieübertragung werden im Folgenden noch anhand der weiteren Figuren dargestellt.
Fig. 2 zeigt dazu einen Verbinder 200 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung und einen mit diesem Verbinder 200 mechanischen fixierten zweiten identisch aufgebauten Verbinder 200'. Der in Fig. 2 gezeigte Verbinder 200 unterscheidet sich von dem in Fig. 1 gezeigten Verbinder 100 dadurch, dass eine mögliche Implementierung für die Signalübertragungsvorrichtung 103 gezeigt ist, welche auf einer induktiven Energieübertragung und einer optischen Datenübertragung basiert.
Die Signalübertragungsvorrichtung 103 weist eine Spule 221 auf. Die Spule 221 kann ferner einen Ferritkern 222 aufweisen. Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen wird dieser Ferritkern nicht zwingend benötigt. Der Ferritkern 222 kann als Material einen Weich ferrit wie beispielsweise Nickel, Zink oder Manganverbindungen aufweisen. Ferner kann der Ferritkern 222 eine Öffnung oder Bohrung 240 aufweisen. Der Ferritkern 222 kann daher auch als Ferritschicht 222 ausgeführt werden. Die Dicke dieser Ferritschicht 222 kann dann sogar je nach Anwendung und zu übertragender Energie variieren. Außen um die Spule 221 befindet sich die Permanentmagnetanordnung 101. Die Permanentmagnetanordnung 101 kann verschiedene Ausformungen zur gerichteten Fixierung am Gerät oder an dem zweiten identisch aufgebauten Verbinder 200' aufweisen. Dazu kann die Permanentmagnetanordnung 101 beispielsweise eine verschiedene Polung der Magne- ten der Permanentmagnetanordnung 101 aufweisen. Ferner kann die Permanentmagnetanordnung auch als ein kreisförmiger Ring ausgebildet sein. Beispielsweise kann die Permanentmagnetanordnung 101 eine oder mehrere Stabmagnete aufweisen, die aufgrund ihrer Polung verschieden ausgerichtet sein können. Verschiedene Ausgestaltungen für die Permanentmagnetanordnung 101 werden auch im Folgenden noch anhand der Fig. 6a bis 6e gezeigt.
Die in Fig. 2 gezeigte Spule 221 dient zur Energieübertragung zwischen dem Verbinder 200 und dem zweiten identisch aufgebauten Verbinder 200'. Optional können ferner auch Daten, wie beispielsweise Kontrolldaten, mittels der Spule 221 übertragen werden.
Gemäß einigen Ausführungsbeispielen kann eine Wand der Öffnung oder Spulenbohrung 240 mit einer Beschichtung 228 versehen sein. So kann diese Beschichtung 228 beispielsweise eine Oberflächenbeschichtung sein, welche ein für sichtbares oder infrarotes Licht geeignetes reflektives Material aufweist. Mögliche Materialien für diese Oberflächenbe- Schichtung 228 sind beispielsweise Metalle (wie Aluminium, Silber oder Gold) oder auch Polymere. Zusammenfassend kann der Ferritkern 222 die Spulenbohrung 240 aufweisen und kann innen mit der Oberflächenbeschichtung 228 versehen sein, welche ein für sichtbares oder infrarotes Licht geeignetes reflektives Material aufweist. Im Folgenden sollen Details der Energiegewinnung bzw. Energieübertragung zwischen den in Fig. 2 gezeigten Stecker- und buchsenlosen Verbindern 200, 200' näher beschrieben werden.
Die Energieübertragung erfolgt bei denen in Fig. 2 gezeigten Verbindern 200, 200' nach dem Prinzip der induktiven Kopplung. An die Spule 221 ist dabei ein Schwingkreis angeschlossen. Die Spule 221 bzw. der Schwingkreis kann ferner mit einer Steuerung 223 der Signalübertragungsvorrichtung 103 verbunden sein, welche zwischen die Spule 221 und den Energieübertragungsanschluss 109 geschaltet ist. Die Steuerung 223 kann beispielsweise einen Spannungskonverter aufweisen. Dieser Spannungskonverter kann beispielsweise für die Versorgung der Elektronik (und damit beispielsweise für die Versorgung der Elektronik in dem Verbinder 200) dienen. Da die Energie in dem elektrisch leitfähigen Leiter 1 13 über ein Gleichsignal (DC-Signal) oder ein Wechselsignal (AC-Signal) übertragen werden kann, kann für die DC- Übertragung ein AC/DC- bzw. ein DC/AC-Konverter in der Steuerung 223 vorgesehen sein. Für die AC-Übertragung in dem elektrisch leitfähigen Leiter 1 13 kann ein AC/AC- Konverter in der Steuerung 223 vorgesehen sein.
Die Ausspeisung der Energie kann dann an den zweiten identisch aufgebauten Verbinder 200' bei DC-Übertragung über einen entsprechenden DC/AC-Konverter in der entsprechenden Steuerung 223' des zweiten identisch aufgebauten Verbinders 200' und dessen entsprechendem Spulensystem bzw. dessen entsprechender Spule 22 Γ erfolgen. Bei AC- Übertragung kann die Ausspeisung über einen entsprechenden AC/AC-Konverter in der Steuerung 223' und die Spule 22 Γ erfolgen. Optional kann der AC/AC-Konverter in der Steuerung 223 auch entfallen und die Spule 221 kann direkt mit dem elektrisch leitfähigen Leiter 1 13 verbunden sein.
Aufgrund dessen, dass Verbinder gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung ausgebildet sind, um mit identisch aufgebauten Verbindern verbunden zu werden, kann die Funktion der Signalübertragung (also beispielsweise Energieübertragung und Datenübertragung) bidirektional ausgestaltet sein, sodass die Verbinder gemäß Ausfüh- rungsbeispielen der vorliegenden Erfindung sowohl ausgebildet sind, um Signale zu empfangen, als auch Signale auszusenden.
Daher ist auch bei dem Verbinder 200 die Anordnung/Funktion für die Energieübertragung bidirektional. Das heißt, es kann Energie an beiden Seiten eingekoppelt werden (also sowohl an dem Verbinder 200 als auch an dem identisch aufgebauten Verbinder 200') und zur jeweils anderen Seite (zu dem jeweils anderen Verbinder 200, 200') übertragen werden.
Gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung kann dabei über die Steuerung 223 (und die entsprechende Steuerung 223') sichergestellt werden, dass nur auf einer Seite (nur von einem der beiden Verbinder 200, 200') zur gleichen Zeit Energie eingekoppelt wird.
Dies kann beispielsweise über ein in die Steuerung 223 integriertes Steuermodul kontrol- liert werden. Beispielsweise kann die Steuerung 223 mit der entsprechenden Steuerung 223' miteinander sowie mit externen Verbindern eines angeschlossenen Kabels oder Geräts kommunizieren, um die Richtung des Energieflusses (von dem Verbinder 200 zu dem identisch aufgebauten Verbinder 200' oder umgekehrt) zu bestimmen. Mit anderen Worten können die Steuermodule in den Steuerungen 223, 223' an den beiden Kabelenden miteinander sowie mit den externen Verbindern eines angeschlossenen Kabels oder Geräts kommunizieren.
Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen kann die Richtungsentscheidung des Energieflusses auch mittels der Steuerung 223 über eine automatische Lastdetektion oder Potentialde- tektion durchgeführt werden. Eine zusätzliche Kommunikation zwischen den Kabelenden (zwischen dem Verbinder 200 und dem zweiten identisch aufgebauten Verbinder 200') bzw. zwischen externen Verbindern weiterer Kabel oder Geräte kann dadurch vermieden werden.
Zusammenfassend weist daher die Signalübertragungsvorrichtung 103 die an der Berührungsfläche 105 innen angeordnete Spule 221 auf. Die Signalübertragungs Vorrichtung 103 ist ausgebildet, um bei mechanischer Fixierung des Verbinders 200 mit dem zweiten identisch aufgebauten Verbinder 200' Energie zwischen der Spule 221 und der entsprechenden Spule 22 Γ des zweiten identisch aufgebauten Verbinders 200' zu übertragen. Eine Richtung der Energieübertragung (von dem Verbinder 200 zu dem zweiten identisch aufgebauten Verbinder 200' oder umgekehrt) kann dabei mittels der Steuerung 223 eingestellt werden. Die Steuerung 223 ist daher ausgebildet, um selektiv zwischen einem ersten Modus und einem zweiten Modus umzuschalten. In dem ersten Modus empfängt die Spule 221 Energie von der entsprechenden Spule 22 des zweiten identisch aufgebauten Verbinders 200' und in dem zweiten Modus überträgt die Spule 221 Energie auf die entsprechende Spule 22 des zweiten identisch aufgebauten Verbinders 200'. Mit anderen Worten ist bei einer Kopplung des Verbinders 200 mit dem zweiten identisch aufgebauten Verbinder 200' immer eine der beiden Steuerungen 223, 223' in dem ersten Modus, während die andere in dem zweiten Modus ist.
Ferner ist die Steuerung 223 zwischen die Spule 221 und den Energieübertragungsan- schluss 109 geschaltet. Die Signalübertragungsvorrichtung 103 ist ausgebildet, um in dem ersten Modus an dem Energieübertragungsanschluss 109 ein Energiesignal (beispielsweise einen Strom und/oder eine Spannung) bereitzustellen, welches auf der von der entsprechenden Spule 22 zur Spule 221 übertragenen Energie basiert. Ferner ist die Signalübertragungsvorrichtung 103 in dem zweiten Modus ausgebildet, um basierend auf einem weiteren an dem Energieübertragungsanschluss 109 empfangenen Energiesignal (beispielsweise eine weitere Spannung und/oder ein weiterer Strom) Energie von der Spule 221 auf die entsprechende Spule 22 zu übertragen. Die Steuerung 223 kann, wie oben beschrieben, ausgebildet sein, um in Abhängigkeit von einer Last oder einem Potential an dem Energieübertragungsanschluss 109 zwischen dem ersten Modus und dem zweiten Modus umzuschalten.
So kann die Steuerung 223 beispielsweise in den zweiten Modus schalten, wenn das Potential an dem Energieübertragungsanschluss 109 ein Versorgungspotential ist, und in den ersten Modus schalten, wenn das Potential an dem Energieübertragungsanschluss 109 ein Massepotential ist.
Ferner kann die Steuerung 223 auch ausgebildet sein, um in Abhängigkeit von einem empfangenen Steuersignal zwischen dem ersten Modus und dem zweiten Modus umzuschalten. Die Umschaltung in Abhängigkeit von dem empfangenen Steuersignal kann dabei zusätzlich zu der Potential- oder Lastdetektion an dem Energieübertragungsanschluss 109 erfolgen. Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen kann die Steuerung 223 aber auch ausgebildet sein, um nur in Abhängigkeit von dem Steuersignal zwischen dem ersten Modus und dem zweiten Modus umzuschalten, unabhängig von der Last oder dem Potential an dem Energieübertragungsanschluss 109.
Das Steuersignal kann dabei beispielsweise an dem Energieübertragungsanschluss 109 empfangen werden, aber auch an dem Datenübertragungsanschluss 1 11 empfangen werden. Ferner kann das Steuersignal allerdings auch von der entsprechenden Signalübertragungsvorrichtung 103' des zweiten identisch aufgebauten Verbinders 200' auf die Signalübertragungsvorrichtung 103 des Verbinders 200 übertragen worden sein.
Mit anderen Worten kann der Verbinder 200 auch ausgebildet sein, um dieses Steuersignal von einem fest mit dem Verbinder 200 verbundenen weiteren Verbinder oder Gerät zu empfangen und/oder das Steuersignal von dem weiteren identisch aufgebauten Verbinder 200' zu empfangen.
Eine Frequenz für die steckerlose Energieeinkopplung und/oder Auskopplung mittels der Spule 221 kann vom KHz-Bereich bis in den MHz-Bereich gewählt werden und ist abhängig von der gewünschten Anwendung.
Nachdem im Obigen die Energieübertragungsvorrichtung des Verbinders 200 detailliert beschrieben wurde, wird im Folgenden die Datenübertragungsvorrichtung des Verbinders 200 detailliert beschrieben.
Wie bereits erwähnt, ist die Signalübertragungsvorrichtung 103 ausgebildet, optische Datenübertragung durchzuführen. Die Signalübertragungsvorrichtung 103 weist daher eine optische Datenübertragungsschnittstelle auf. Diese optische Datenübertragungsschnittstelle weist einen optischen Sendeempfänger 225 sowie eine Verarbeitungseinheit 226 auf.
Der Sendeempfänger 225 weist sowohl eine Sendeeinheit 225a als auch eine Empfangseinheit 225b auf. Die Sendeeinheit 225a weist eine Sendediode (wie beispielsweise eine LED oder eine Laserdiode) auf. Die Empfangseinheit 225b weist einen Photodetektor auf (wie beispielsweise eine Photodiode). Der Photodetektor der Empfangseinheit 225b kann gemäß weiteren Ausführungsbeispielen mit zusätzlichen Filtern versehen sein. Wie in Fig. 2 dargestellt ist, ist der Sendeempfänger 225 in der Spulenöffnung oder Spulenbohrung 240 angeordnet, sodass optische Strahlen, welche von der Sendeeinheit 225a ausgehen oder von der Empfangseinheit 225b empfangen werden, sich entlang der Spulenöffnung 240 ausbreiten.
Bei dem in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel des Verbinders 200 ist die Signalverarbeitungseinrichtung 226 ausgebildet, um eine opto-elektrische Signalformung durchzuführen, d. h. die mittels der Empfangseinheit 225b optisch empfangenen Daten werden von der Signal Verarbeitungseinrichtung 226 aufbereitet und in Form von Spannung und/oder Strom an dem Datenübertragungsanschluss 11 1 bereitgestellt. Ferner werden elektrisch empfangene Daten (beispielsweise in Form von Spannung und/oder Strom) an dem Datenübertragungsanschluss 1 1 1 von der Signalverarbeitungseinrichtung 226 aufbereitet und dem optischen Sendeempfänger 225 zur optischen Datenübertragung bereitgestellt und mittels von der Sendeeinheit 225a abgegebener optischer Strahlung an den zweiten identisch aufgebauten Verbinder 200' übermittelt.
Mit anderen Worten werden die Daten, die von dem Verbinder 200 optisch übertragen werden oder von dem Verbinder 200 optisch empfangen werden, über geschirmte oder ungeschirmte elektrische Leitungen (die Datenübertragungsleitung 115) übertragen. Bei dem in Fig. 2 gezeigten Verbinder ist daher auch die Datenübertragungsleitung 1 15 ein elektrisch leitfähiger Leiter 1 15.
Der elektrisch leittahige Leiter 1 15. welcher mit dem Datenübertragungsanschluss 1 1 1 verbunden ist oder verbunden werden kann, weist daher leitfähige Materialien (wie beispielsweise Metall) auf. So kann der elektrisch leitfähige Leiter 115 beispielsweise Kupfer, Alu oder auch eine Silberbeschichtung aufweisen. Zusammenfassend sind die Sendeeinheit 225a und die Empfangseinheit 225b der optischen Datenübertragungsschnittstelle so an oder in der Öffnung 240 angeordnet, dass bei der mechanischen Fixierung des Verbinders 200 mit dem zweiten identisch aufgebauten Verbinder 200' eine optische Datenübertragungsstrecke zwischen der Sendeeinheit 225a und einer entsprechenden Empfangseinheit 225b' des zweiten identisch aufgebauten Verbinders 200' besteht und sodass ferner eine weitere optische Datenübertragungsstrecke zwischen einer entsprechenden Sendeeinheit 225a' des zweiten identisch aufgebauten Verbinders 200' und der Empfangseinheit 225b des Verbinders 200 besteht. Die optische Datenübertragungsstrecke und die zweite optische Datenübertragungsstrecke verlaufen dabei in der Öffnung 240 des Verbinders 200 und in einer entsprechenden Öffnung 240' des zweiten identisch aufgebauten Verbinders 200'. Die Sendeeinheit 225a und die Empfangseinheit 225b können daher derart angeordnet sein, dass, wenn der Verbinder 200 mit einem weiteren identisch aufgebauten Verbinder (wie beispielsweise dem Verbinder 200') mechanisch fixiert ist, die Sendeeinheit 225a gegenüberliegend der Empfangseinheit 225b des entsprechend aufgebauten Verbinders 200' angeordnet ist und die Empfangseinheit 225b gegenüberliegend der entsprechenden Sendeeinheit 225a' des identisch aufgebauten Verbinders 200' angeordnet ist. Dies lässt sich beispielsweise dadurch erreichen, dass die Sendeeinheit 225a und die Empfangseinheit 225b symmetrisch zueinander bezüglich einer Symmetrieachse des Verbinders 200 angeordnet sind.
Eine weitere mögliche Ausgestaltung der optischen Datenübertragungsschnittstelle der Signalübertragungsvorrichtung 103 ist anhand eines Verbinders 300 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung in Fig. 3 gezeigt. Die optische Datenübertragungsschnittstelle der Signalübertragungsvorrichtung 103 des in Fig. 3 gezeigten Verbinders 300 unterscheidet sich von der optischen Datenübertragungsschnittstelle 103 des Verbinders 200 dadurch, dass die in Fig. 3 gezeigte optische Datenübertragungsschnittstelle ausgebildet ist, um eine opto-optische Signalformung durchzuführen. Mit anderen Worten werden von der optischen Datenübertragungsschnittstelle Daten optisch empfangen und optisch weitergeleitet und zwar sowohl zu einem zweiten identisch aufgebauten Verbinder als auch zu einem mit dem Verbinder 300 verbundenen Lichtwellenleiter 115. Mit anderen Worten ist bei dem in Fig. 3 gezeigten Ausführungsbeispiel die Datenübertragungsleitung 115 ein Lichtwellenleiter 1 15, welcher ausgebildet ist, Signale (beispielsweise Datensignale) optisch zu übertragen. Der Lichtwellenleiter 115 kann zusammen mit dem elektrisch leitfähigen Leiter 1 13 in einem gemeinsamen Kabel integriert werden, wobei sich der Verbinder 300 an einem Ende des Kabels befindet. Zur Ankopplung des Lichtwellenleiters 1 15 an den Verbinder 300 bietet sich dabei eine passive Anbindung an oder eine aktive Anbindung. Fig. 3 zeigt eine solche aktive Anbindung des Lichtwellenleiters 1 15 an die Signalübertragungsvorrichtung 103.
Die bidirektionale Datenübertragungsschnittstelle der Signalübertragungsvorrichtung 103 weist daher zusätzlich zu dem Sendeempfänger 225, dessen Sendeeinheit 225a und dessen Empfangseinheit 225b in Richtung der Berührungsfläche 105 gerichtet sind, einen weiteren Sendeempfänger 331 auf, dessen Sendeeinheit 331a und dessen Empfangseinheit 331b in Richtung des Datenübertragungsanschlusses 111 gerichtet sind, an den der Lichtwellenleiter 115 angeschlossen ist oder anschließbar ist.
Ferner weist die bidirektionale Datenübertragungsschnittstelle der Signalübertragungsvorrichtung 103 eine Signalverarbeitungseinheit 334 auf, welche zwischen den optischen Sendeempfänger 225 und den weiteren optischen Sendeempfänger 331 geschaltet ist. Die Signalverarbeitungseinrichtung 334 ist ausgebildet, um von der Empfangseinheit 225b empfangene Signale aufzubereiten und diese der Sendeeinheit 331a zur Weiterleitung bereitzustellen. Ferner ist die Signalverarbeitungseinrichtung 334 ausgebildet, um von der Empfangseinheit 331b empfangene Signale aufzubereiten und der Sendeeinheit 225a zur Weiterleitung bereitzustellen. Die Signalverarbeitungseinrichtung 334 kann beispielsweise ausgebildet sein, um die von den optischen Sendeempfängern 225, 331 empfangenen Signale auf elektrischer Ebene zu tunen, zu modellieren, zu demodellieren und zu verstärken. Ferner kann die Signal Verarbeitungseinrichtung 334 ausgebildet sein, um eine Fehlererkennung, Fehlerbehebung sowie eine Verbindungs- und Flusskontrolle durchzuführen. Der Lichtwellenleiter 115 kann mindestens zwei Fasern aufweisen (beispielsweise eine erste Faser 132 für eine von dem Verbinder 300 aus gesehene Senderichtung und eine zweite Faser 133 für eine von dem Verbinder 300 aus gesehene Empfangsrichtung). Die erste Faser 132 ist daher typischerweise mit der Sendeeinheit 331a des weiteren optischen Sendeempfängers 331 gekoppelt und die zweite Faser 133 ist mit der Empfangseinheit 331b des weiteren optischen Sendeempfängers 331 gekoppelt.
Zusammenfassend ist die Signalübertragungsvorrichtung 103 ausgebildet, um Datensignale optisch zu empfangen (sowohl von einem mit dem Verbinder 300 mechanisch fixierten weiteren Verbinder als auch von dem Lichtwellenleiter 1 15), diese empfangenen Signale in elektrische Signale zu überführen und aufzubereiten und nach der Aufbereitung als optische Signale (beispielsweise an den weiteren mit dem Verbinder 300 mechanisch fixierten Verbinder oder an den Lichtwellenleiter 1 15) weiterzuleiten. Mit anderen Worten führt die Signalübertragungsvorrichtung 103 eine opto-elektrisch- optische Signalformung durch.
Wie bereits beschrieben, gibt es gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung sowohl die Möglichkeit einer aktiven Lichtwellenleiterankopplung als auch einer passiven Lichtwellenleiterankopplung. Nachdem im Obigen eine beispielhafte Implementierung für eine aktive Lichtwellenleiterankopplung beschrieben wurde, wird im Folgenden noch ein Beispiel für eine passive Lichtwellenleiterankopplung anhand eines Verbinders 400 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel beschrieben.
Die Signalverarbeitungseinrichtung 103 des in Fig. 4 gezeigten Verbinders 400 unterscheidet sich daher von der Signalverarbeitungseinrichtung 103 des in Fig. 3 gezeigten Verbinders 300 dadurch, dass keine zusätzlichen aktiven Elemente (wie beispielsweise die Sendeempfänger 225, 331 und die Signal Verarbeitungseinrichtung 334) in dem Verbinder 400 vorgesehen sind. Der Verbinder 400 weist einen optischen onzentrator 450 auf. Dieser optische Konzentrator 450 weist einen parabolisch geformten Reflektor 452, einen Spiegel 451 und ein Loch oder eine Öffnung 453 oder allgemein eine Schnittstelle 453 zur Ein- und Auskopplung auf. Der Spiegel 451 ist dabei im Brennpunkt des parabolisch geformten Reflektors 452 angeordnet. Die Nutzung des in Fig. 4 gezeigten optischen Konzentrators 450 ermöglicht den Aufbau einer optischen Signalübertragungsstrecke zwischen dem Verbinder 400 und einem zweiten identisch aufgebauten Verbinder, der mit dem Verbinder 400 mechanisch fixiert ist, ohne dass der Verbinder 400 und der zweite identisch aufgebaute Verbinder in einer bestimmten Ausrichtung zueinander angeordnet sind, da durch die Öffnung 240 in der Spule 221 kommende optische Strahlen von dem parabolisch geformten Reflektor 452 auf den Spiegel 451 im Brennpunkt des parabolisch geformten Reflektors 452 geleitet werden und dann automatisch auf das Loch 453 zur Einkopplung und Auskopplung weitergeleitet werden. Mit anderen Worten wird keine direkt gegenüberliegende Platzierung eines Sendeelements des Verbinders 400 und eines Empfangselements eines zweiten identisch aufgebauten Verbinders benötigt, da unabhän- gig von der Platzierung des Sendeelements und des entsprechenden Empfangselements zueinander bei mechanischer Fixierung des Verbinders 400 und des zweiten identisch aufgebauten Verbinders immer eine (bidirektionale) optische Signalübertragungsstecke gebildet wird. Bei dem in Fig. 4 gezeigten Verbinder 400 ist an das Loch 453 zur Ein- und Auskopplung direkt der Lichtwellenleiter 1 15 angeschlossen. Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen ist es aber auch möglich, eine Kombination aus einem Gitterkoppler, einem sogenannten Taper (Kegel) und einem weiteren Lichtwellenleiter zwischen den Lichtwellenleiter 1 15 und das Loch 453 zur Ein- und Auskopplung zu schalten, wie es beispielsweise anhand von Fig. 5a gezeigt ist.
Ferner lässt sich der in Fig. 4 gezeigte optische Konzentrator auch bei denen in den Fig. 2 und 3 gezeigten Ausführungsbeispielen einsetzen. So kann beispielsweise die Sendeeinheit 225a und die Empfangseinheit 225b des Sendeempfängers 225 direkt an das Loch 453 zur Ein- und Auskopplung angeschlossen werden, womit eine Ausrichtung von Sende- und Empfangseinheit zwei miteinander gekoppelter Verbinder nicht mehr benötigt wird. Die in Fig. 4 gezeigte Anordnung mit dem optischen Konzentrator 450 funktioniert bidirektional.
Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen kann der parabolisch geformte Reflektor 452 einen Licht reflektierenden parabolischen Oberflächenbereich aufweisen, in welchem zusätzlich durch Beschichtung dieses Oberflächenbereichs optische Filter integriert sind, um so einen Bandpassfilter umzusetzen und Störstrahlung zu minimieren.
Der Konzentrator 450 kann beispielsweise auch ein sogenannter CPC (CPC - Compound parabolic concentrator, parabolischer Verbundkonzentrator) oder ein DTIRC sein (DTIRC - dielectric total internal reflection concentrator, dielektrischer Totalreflexionskonzentra- tor).
Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen kann die Ein- und Auskopplung zwischen dem Lichtwellenleiter 115 und dem drahtlosen optischen Kanal zwischen dem Verbinder 400 und einem weiteren identisch aufgebauten Verbinder auch über andere Optiken erfolgen. Dies können beispielsweise sphärische Linsen oder auch Gitterkoppler sein. Mit anderen Worten kann gemäß einigen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung der optische Konzentrator 450 durch andere optische Elemente, wie beispielsweise sphärische Linsen oder Gitterkoppler ersetzt werden.
Die Gitterkoppler können beispielsweise über Taper mit dem Lichtwellenleiter 115 verbunden werden (dadurch wird eine optische Flächenanpassung des Gitters zu den Lichtwellenleiterfasern 132, 1 3 ermöglicht). Alternativ kann das Ende des fapcrs auch mit einem zweiten Gitterkoppler verbunden sein. Dieser wird dann mit der Lichtwellen- leiterfaser verbunden. Dadurch lässt sich eine günstige optische Flächenanpassung des optischen Übertragungsmediums erreichen, da Lichtwellenleiterfasern meistens einen viel kleineren Querschnitt haben als die vorgeschalteten Optiken. So wird ermöglicht, dass die Optiken möglichst groß gewählt werden, um die Sensitivität des Systems auf der Empfän- gerseite zu verbessern. Zusätzlich können Gitterkoppler auch als Filterstruktur eingesetzt werden und Störstrahlungen können so unterdrückt werden. Der Konzentrator 450 oder allgemein die Ein- und Auskoppeleinheit 450 kann in der Durchgangsöffnung 240, also beispielsweise in der Ferritkernbohrung 240, an der Frontseite (an der Berührungsfläche 105 innen) des steckerlosen Verbinders 400 angeordnet sein.
Fig. 5a zeigt die oben beschriebene Kopplung zwischen dem Lichtwellenleiter 1 15 und dem optischen Konzentrator 450 mittels eines Gitterkopplers 561 , eines Tapers 562 und eines weiteren Lichtwellenleiters 563. So kann gemäß weiteren Ausführungsbeispielen bei dem in Fig. 4 gezeigten Verbinder 400 der Lichtwellenleiter 563 an das Loch 453 zur Ein- und Auskopplung des optischen Konzentrators 450 angeschlossen sein. An ein anderes Ende des weiteren Lichtwellenleiters 563 ist der Taper 562 angeschlossen. An den Taper 562 wiederum schließt sich der optische Gitterkoppler 561 an, welcher dann mit dem Lichtwellenleiter 1 15 (bzw. mit dessen beiden Fasern 132, 133) verbunden ist. Mit anderen Worten kann ein Verbinder gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung einen optischen Kanal aufweisen, welcher eine Reihenschaltung aus einem Gitterkoppler 561, einem Taper 562 und einem zusätzlichen Lichtwellenleiter 563 aufweist, die zwischen den Datenübertragungsanschluss 1 11 und das Loch 453 zur Einkopplung und Auskopplung des optischen Konzentrators 450 geschaltet sind.
Wie bereits beschrieben, kann der optische Konzentrator 450 auch durch andere Optiken ausgetauscht werden, sodass gemäß weiteren Ausführungsbeispielen auch eine andere Optik (beispielsweise eine Linse) angeordnet sein kann. Alternativ können anstatt des optischen Konzentrators 450 auch ein weiterer Taper und ein weiterer Gitterkoppler an dem Ende des weiteren Lichtwellenleiters 563 angeordnet sein. So wird eine günstige Anpassung des Lichtwellenleiters 1 15 an den optischen Übertragungskanal des Verbinders 400, sogar ohne die Nutzung des optischen Konzentrators 450, ermöglicht.
Fig. 5b zeigt eine weitere Möglichkeit zur Ankopplung des weiteren Sendeempfängers 331 des in Fig. 3 gezeigten Verbinders 300 an den Lichtwellenleiter 1 15. Der in Fig. 5b gezeigte Signalpfad, welcher zwischen den Datenübertragungsanschluss 1 1 1 des Verbinders 300 und den weiteren optischen Sendeempfänger 331 geschaltet werden kann, weist einen Gitterkoppler 561, einen dahinter geschalteten Taper 562, einen hinter den Taper 562 geschalteten weiteren Lichtwellenleiter 563 und eine hinter den weiteren Lichtwellen- leiter 563 geschaltete optische Weiche 571 auf. Ohne den in Fig. 5b gezeigten optischen Sendeempfänger 331 lässt sich das in Fig. 5b gezeigte Konzept auch für die passive Lichtwellenleiteranbindung nutzen (beispielsweise ohne den optischen Konzentrator 450). Obwohl bei den in den Fig. 2 - 4 beschriebenen Ausführungsbeispielen die Verbinder jeweils ausgebildet waren, um sowohl Daten als auch Energie zu übertragen, so können natürlich weitere Verbinder gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung ausgebildet sein, um nur Daten oder nur Energie zu übertragen. Die Stecker- und buchsenlosen Verbinder sind dann entsprechend in der Funktionalität abzurüsten. Alternativ können nicht verwendete oder nicht benutzte Komponenten natürlich auch funktionell abgeschaltet werden. Nachdem im Obigen die Signalübertragungsvorrichtung 103 und deren mögliche Ausgestaltungen beschrieben wurden, wird im Folgenden detaillierter auf den magnetischen Verbindungsmechanismus der Stecker- und buchsenlosen Verbinder eingegangen.
Wie bereits beschrieben wurde, weisen die Stecker- und buchsenlosen Verbinder gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung einen magnetischen Verbindungsmechanismus (welcher auf der Permanentmagnetanordnung 101 basiert) auf.
Eine mechanische Fixierung zweier Verbinder wird über eine magnetische Fixierung realisiert. Ferner können die Verbinder magnetisch gleich aufgebaut sein. Daher gibt es keine Unterscheidung mehr zwischen„Stecker und Buchse" und es wird ein steckerloser und buchsenloser Verbinder ermöglicht, der mit einem zweiten identisch aufgebauten Verbinder gekoppelt (verbunden) werden kann. Verbinder gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung können daher an der mechanischen Kontaktstelle (wie beispielsweise an der Berührungsfläche 105 außen) flach ausgeführt sein, also keine Nuten oder Federn aufweisen.
Je nachdem, wie die mechanische Kontaktoberfläche aussieht, können die magnetischen, elektrischen und optischen Eigenschaften des Verbinders ausgelegt werden. Wird beispielsweise eine hohe mechanische Fixierung zwischen zwei Verbindern benötigt, so kann die Permanentmagnetanordnung beispielsweise eine hohe magnetische Komplexität und/oder hohe magnetische Anziehungskräfte aufweisen.
Wie bereits erwähnt, erfolgt die mechanische Fixierung zwischen zwei Verbindern (welche identisch aufgebaut sind) mit Hilfe der Permanentmagnetanordnung 101.
Daher sollen im Folgenden verschiedene mögliche Implementierungen für die Permanentmagnetanordnung 101 bei Verbindern gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung aufgezeigt werden. Fig. 6a zeigt eine erste mögliche Anordnung von einzelnen Magneten der Permanentmagnetanordnung 101 am Beispiel der Verbinder 200, 300. Bei dem in Fig. 6a gezeigten Beispiel weist die Permanentmagnetanordnung 101 einen ersten Magnetpol 601 mit einer ersten magnetischen Polarität, einen zweiten Magnetpol 602 mit der ersten magnetischen Polarität, einen dritten Magnetpol 603 mit einer zweiten magnetischen Polarität und einen vierten Magnetpol 604 mit der zweiten magnetischen Polarität auf. Die erste und die zweite magnetische Polarität sind dabei entgegengesetzt zueinander. Beispielsweise kann die erste magnetische Polarität ein Nordpol sein und die zweite magnetische Polarität ein Südpol sein. Die Magnetpole 601 - 604 sind derart angeordnet, dass, wenn der in Fig. 6a gezeigte Verbinder 200, 300 mit einem zweiten identisch aufgebauten Verbinder verbunden wird, sich jeweils Magnetpole entgegengesetzter Polarität gegenüber liegen. Wird beispielsweise der in Fig. 6a gezeigte Verbinder 200, 300 mit einem zweiten identisch aufgebauten Verbinder verbunden, so ist der erste Magnetpol 601 gegenüber einem entsprechenden dritten Magnetpol des zweiten identisch aufgebauten Verbinders angeordnet, der zweite Magnetpol 602 gegenüber einem entsprechenden vierten Magnetpol des zweiten identisch aufgebauten Verbinders angeordnet, der dritte Magnetpol 603 gegenüber einem entsprechenden ersten Magnetpol des zweiten identisch aufgebauten Verbinders angeordnet und der vierte Magnetpol 604 gegenüberliegend einem entsprechenden zweiten Magnetpol des zweiten identisch aufgebauten Verbinders angeordnet. Durch die in Fig. 6a gezeigte Anordnung der Magnetpole 601 - 604 lässt sich somit ein Verpolschutz erreichen, da eine andere mechanische Fixierung des Verbinders 200, 300 mit einem zweiten identisch aufgebauten Verbinder vermieden wird. So kann ferner sichergestellt werden, dass die (bidirektionale) optische Datenübertragungsstrecke zwischen dem optischen Sendeempfänger 225 des Verbinders 200, 300 und dem entsprechenden optischen Sendeempfänger 225' des zweiten identisch aufgebauten Verbinders bei mechanischer Fixierung dieser beiden Verbinder hergestellt wird.
Beispielsweise kann eine Anordnung der Magnetpole derart erfolgen, dass jeweils ein Magnetpol der ersten Polarität und ein Magnetpol der zweiten Polarität symmetrisch zueinander bezüglich einer Symmetrieachse 605 des Verbinders 200, 300 an der Berührungsfläche 105 angeordnet sind. Ferner können dementsprechend auch das Sendeelement 225a und das Empfangselement 225b des optischen Sendeempfängers 225 symmetrisch zueinander bezüglich dieser selben Symmetrieachse 605 angeordnet sein. Bei dem in Fig. 6a gezeigten Ausführungsbeispiel sind der erste Magnetpol 601 und der dritte Magnetpol 603 symmetrisch zueinander bezüglich der Symmetrieachse 605 angeordnet und ferner sind der zweite Magnetpol 602 und der vierte Magnetpol 604 symmetrisch zueinander bezüglich der Symmetrieachse 605 angeordnet. Die Magnetpole 601 - 604 können beispielsweise Magnetpole von Blockmagneten oder Stabmagneten sein, wobei jeweils ein Magnetpol eines solchen Blockmagnets oder Stabmagnets (beispielsweise einer der Magnetpole 601 - 604) zu der Berührungsfläche 105 zugewandt angeordnet ist, während der andere Magnetpol eines solchen Stabmagnets oder Blockmagnets von der Berührungsfläche 105 abgewandt angeordnet ist.
Wie in Fig. 6a gezeigt, können die Magnetpole 601 - 604 verteilt an der Berührungsfläche 105 des Verbinders 200, 300 innen angeordnet sein, beispielsweise verteilt um die Spule 221 herum.
Ferner kann die Symmetrieachse 605, bezüglich welcher die entgegengesetzt polarisierten Magnetpole jeweils angeordnet sind, senkrecht zu einer weiteren Symmetrieachse 607 des Verbinders 200, 300 stehen. Entlang dieser weiteren Symmetrieachse 607 sind die Sendeeinheit 225a und die Empfangseinheit 225b symmetrisch zueinander bezüglich der Symmetrieachse 605 angeordnet.
Ferner zeigt Fig. 6b eine weitere möglicherweise Implementierung der Permanentmagnetanordnung 101 unter der Nutzung von lediglich zwei Magneten. So ist ein erster Magnetpol 611 (beispielsweise eines ersten Blockmagnets oder Stabmagnets) mit der ersten magnetischen Polarität auf der weiteren Symmetrieachse 607 angeordnet und ein zweiter Magnetpol 612 (beispielsweise eines zweiten Stabmagnets oder Blockmagnets) mit der zweiten Polarität ist symmetrisch zu dem ersten Magnetpol 61 1 bezüglich der Symmetrieachse 605 angeordnet.
Wie aus den Fig. 6a und 6b ersichtlich, kann die Anzahl der verwendeten Magnetpole, welche an der Berührungsfläche 105 angeordnet sind, variieren und insbesondere in Abhängigkeit davon gewählt werden, wie stark die mechanische Fixierung zwischen zwei Verbindern gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung sein soll.
Fig. 6c zeigt eine weitere mögliche Implementierung der Permanentmagnetanordnung 101, wobei sich die in Fig. 6c gezeigte Implementierung von denen in Fig. 6a und 6b gezeigten Implementierungen dadurch unterscheidet, dass bei der in Fig. 6c gezeigten Implementierung die Blockmagneten oder Stabmagneten derart an der Berührungsfläche 105 angeord- net sind, dass sowohl deren Nordpol als auch deren Südpol zu der Berührungsfläche 105 hin gewandt sind. Während daher bei den in Fig. 6a und 6b gezeigten Implementierungen jeweils nur ein Magnetpol der Blockmagnete oder Stabmagnete der Berührungsfläche 105 zugewandt war, so sind bei der in Fig. 6c gezeigten Implementierung jeweils beide Magnetpole der Berührungsfläche 105 zugewandt.
Im Folgenden kann ein Stab- oder Blockmagnet auch vereinfacht als Magnet bezeichnet werden.
Im Detail weist die in Fig. 6c gezeigte Implementierung der Permanentmagnetanordnung 101 einen ersten Magneten 621, einen zweiten Magneten 623 und einen dritten Magneten 625 auf, welche an der Berührungsfläche 105 des Verbinders 200, 300 angeordnet sind. Wie auch bei den anderen Implementierungen bereits gezeigt, sind die Magnete 621 - 625 derart angeordnet, dass jeweils ein Magnetpol erster magnetischer Polarität und ein Magnetpol zweiter magnetischer Polarität symmetrisch zueinander bezüglich der Symmetrieachse 605 angeordnet sind. So ist beispielsweise der Südpol des ersten Magneten 621 symmetrisch zu dem Nordpol des ersten Magneten 621 bezüglich der Symmetrieachse 605 angeordnet. Ferner sind der Nordpol des zweiten Magneten 623 und der Südpol des dritten Magneten 625 symmetrisch zueinander bezüglich der Symmetrieachse 605 angeordnet und der Nordpol des dritten Magneten 625 und der Südpol des zweiten Magneten 623 symmetrisch zueinander bezüglich der Symmetrieachse 605 angeordnet. In einem einfachsten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann es ausreichend sein, nur den ersten Magneten 621 vorzusehen, der derart angeordnet ist, dass sein Südpol auf einer ersten Seite bezüglich der Symmetrieachse 605 angeordnet ist und sein Nordpol auf einer zweiten Seite bezüglich der Symmetrieachse 605 angeordnet ist. Gemäß einigen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung kann ein Verbinder daher genau einen Magneten 621 aufweisen, dessen entgegengesetzte Magnetpole symmetrisch zueinander bezüglich der Symmetrieachse 605 angeordnet sind.
Fig. 6d zeigt eine weitere mögliche Implementierung der Permanentmagnetanordnung 101 unter Nutzung eines Ringmagnets 631, welcher an der Berührungsfläche 105 des Verbin- ders 200, 300 angeordnet ist. Ein Nordpol des Ringmagnets 631 und ein Südpol des Ringmagnets 631 sind symmetrisch zueinander bezüglich der Symmetrieachse 605 angeordnet. So ist der Nordpol auf einer ersten Seite bezüglich der Symmetrieachse 605 angeordnet und der Südpol auf einer zweiten Seite bezüglich der Symmetrieachse 605 angeordnet.
Die in den Fig. 6a - 6d gezeigten möglichen Implementierungen für die Permanentmagnetanordnung 101 bieten jeweils einen Verpolschutz, d. h. die Verbinder 200, 300, wie sie in den Fig. 6a - 6d gezeigt sind, lassen sich nur jeweils in einer bestimmten Position mit einem identischen Verbinder verbinden. Dadurch wird gewährleistet, dass die optische Übertragungsstrecke zwischen dem optischen Sendeempfänger 225 und dem entsprechenden Sendeempfänger 225' des zweiten identisch aufgebauten Verbinders bei mechanischer Fixierung des Verbinders 200, 300 mit dem zweiten identisch aufgebauten Verbinder hergestellt wird.
Nichtsdestotrotz kann gemäß einigen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung auf diesen Verpolschutz verzichtet werden, beispielsweise unter Nutzung des anhand von Fig. 4 beschriebenen optischen Konzentrators 450. In Fig. 6e ist anhand des Verbinders 400 eine weitere mögliche Implementierung für die Permanentmagnetanordnung 101 gezeigt, welche auf einen Verpolschutz verzichtet. Auch bei der in Fig. 6e gezeigten Implementierung ist ein Ringmagnet 641 an der Berührungsfläche 105 des Verbinders 400 angeordnet. Im Gegensatz zu dem in Fig. 6d gezeigten Ringmagneten 631 ist jedoch der Ringmagnet 641 sektorenförmig magnetisiert. Durch die in Fig. 6e gezeigte Anordnung der Magnetpole des Ringmagnets 641 wird ermöglicht, dass der Verbinder 400 in verschiedenen Positionen mit einem zweiten identisch aufgebauten Verbinder verbunden werden kann.
Natürlich lässt sich der Verbinder 400 auch mit einer Permanentmagnetanordnung, wie sie in den Fig. 6a - 6d beschrieben wurde, ausstatten, sodass auch für den Verbinder 400 ein Verpolschutz realisiert werden kann.
Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen ist es auch möglich, das in Fig. 6e gezeigte Konzept (kein Verpolschutz) auf die Verbinder 200, 300 anzuwenden. In diesem Fall kann die Signalübertragungsvorrichtung 103 ausgebildet sein, um bei mechanischer Verbindung des Verbinders 200, 300 mit dem zweiten identisch aufgebauten Verbinder die optische Datenübertragungsschnittstelle (beispielsweise den optischen Sendeempfänger 225) derart innerhalb des Verbinders 200, 300 (beispielsweise innerhalb der Öffnung 240 des Verbinders 200, 300) auszurichten, dass die leitungsungebundene Signalübertragungsstrecke zwischen dem Verbinder 200, 300 und dem zweiten identisch aufgebauten Verbinder entsteht. So kann die Signalübertragungsvorrichtung 103 beispielsweise einen integrierten Antrieb aufweisen, welcher den Sendeempfänger 225 innerhalb der Öffnung 240 drehen kann. Zusammenfassend wird durch die magnetische Fixierung bzw. die Permanentmagnetanordnung 101 ermöglicht, dass„Stecker und Buchse" gleich aufgebaut sind, also kein klassisches Stecker-Buchse-System vorliegt. In der Permanentmagnetanordnung 101 können beispielsweise Stabmagneten (mit einer unterschiedlichen Anordnung und/oder Polarisierung) Anwendung finden oder aber auch Ringmagneten. Die Fig. 6a - 6d zeigen dazu eine mögliche Anordnung der Magnetpole bei der Permanentmagnetanordnung 101 mit einer Ausrichtung, wobei jeweils der Sendeempfänger 225 und die Spule 221 bzw. deren Ferritkern 222 zur drahtlosen Daten- und Energieübertragung mittig angeordnet sind. In Fig. 6e wurde zusätzlich eine magnetische Fixierung ohne eine Ausrichtung beschrieben. Die Magnete können daher z. B. kreisförmig beliebig angeordnet werden oder aber es kann, wie in Fig. 6e gezeigt, ein sektorenförmig magnetisierter Ringmagnet 641 verwendet werden. Dies hat für den Nutzer den Vorteil, dass eine Ausrichtung des Verbinders von außen nicht mehr durchgeführt werden muss. Der optische Sendeempfänger 225 kann entweder automatisch ausgerichtet werden oder es kann der in Fig. 4 gezeigte Konzentrator 450 verwendet werden, sodass eine solche automatische Ausrichtung des optischen Sendeempfängers 225 gar nicht benötigt wird.
Obwohl die in den Fig. 6a - 6e gezeigten Verbinder jeweils einen kreisrunden Querschnitt aufweisen, sind natürlich auch andere Querschnitte (beispielsweise rechteckige Querschnitte oder Querschnitte mit abgerundeten Kanten) verwendbar.
Im Folgenden sollen verschiedene mögliche Beispiele für Anwendungen von Verbindern gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung und deren magnetischen Verbindungsmechanismus beschrieben werden.
Wie bereits beschrieben, können mittels Verbindern gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung Kabelkupplungen über eine magnetische Fixtur realisiert werden. Die Verbinder können daher magnetisch gleich aufgebaut sein. Es gibt keine Unterschei- dung mehr zwischen Stecker und Buchse. Gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung können die Verbinder an der mechanischen Kontaktstelle (beispielsweise an der Berührungsfläche 105 außen) flach ausgeführt sein. Mit anderen Worten ist an der Berührungsfläche 105 kein mechanischer Rast-, Steck- oder Klemmmechanismus zur weiteren mechanischen Fixierung des Verbinders mit dem zweiten identisch aufgebauten Verbinder angeordnet, da die mechanische Fixierung zwischen zwei Verbindern magnetisch erfolgt.
Verbinder gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung können direkt in ein Gerät integriert werden oder mit einem Kabel verbunden werden.
Fig. 7a zeigt dazu ein Beispiel, in dem ein erster Verbinder 100 in einem Gehäuse 701 angeordnet ist. Ein Kabel 703, das zumindest an einem seiner Enden einen weiteren Verbinder 100 aufweist, kann dann direkt an der Oberfläche des Geräts 701 , ohne zusätzli- che Maßnahmen, mittels des Verbinders 100 im Gerät und des Verbinders 100 am Kabel 703 fixiert werden. Wie aus Fig. 7a ersichtlich, kann das Kabel 703 an beiden Enden zueinander identische Verbinder 100 aufweisen. Das Kabel 703 kann beispielsweise den Lichtwellenleiter 115 und den elektrisch leitfähigen Leiter 113 beinhalten. Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung schaffen daher ein Kabel 703, das an einem ersten Ende einen ersten Verbinder 100 und an einem zweiten Ende einen identisch aufgebauten Verbinder 100 aufweist, und wobei die beiden identisch aufgebauten Verbinder 100 mittels eines oder mehrerer Lichtwellenleiter 115 und/oder eines oder mehrerer elektrisch leitfähiger Leiter 113 verbunden sind.
Da das Kabel 703 an beiden Enden mit demselben Stecker- und buchsenlosen Verbinder 100 ausgerüstet sein kann, kann es sowohl an das Gehäuse 701 als auch an ein weiteres Kabel 703 angeschlossen werden. Fig. 7b zeigt dazu ein Beispiel, wie sich das Kabel 703 mit einem weiteren Kabel 703 aufgrund der Anordnung der beiden steckerlosen und buchsenlosen Verbinder 100 an beiden Kabelenden verbinden lässt.
Fig. 7c zeigt eine weitere mögliche Anwendung von Verbindern gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung. So ist es nicht zwangsläufig nötig, dass ein Kabel an beiden Enden gleiche Verbinder 100 aufweist. Vielmehr kann es auch sein, dass ein Kabel an einem Ende einen Verbinder gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung aufweist und an einem anderen Ende einen herkömmlichen Steckverbinder aufweist, wie beispielsweise USB, Ethernet, Powerline, Lichtwellenleiter oder andere. In Fig. 7c ist daher ein Kabel 705 gezeigt, welches an seinem einen Ende den Verbinder 100 aufweist und an seinem anderen Ende einen herkömmlichen Steckverbinder 707 aufweist.
Ferner ermöglicht die Nutzung von Verbindern gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung auch eine Verbindung von zwei Geräten direkt miteinander. Ein solches Beispiel ist in Fig. 7d gezeigt mit dem Gerät 701 , das den Verbinder 100 aufweist, und einem weiteren Gerät 709, das einen weiteren Verbinder 100 aufweist. Über die integrierten Verbinder 100 können die Gerät 701, 709 direkt miteinander verbunden werden und zwar ohne zusätzliche Kabel. Die Geräte 701, 709 können portabel (z. B. Telefon, externe Festplatte, fablet) oder fest installiert (z. B. Computer. Dockingstation, Kiosk) sein.
Zusammenfassend ermöglichen Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung einen Verbindungsmechanismus, welcher über keinen zusätzlichen Einrast-, Steck- oder Klemmmechanismus verfügt, basierend auf einer magnetischen Fixtur. Ferner wird durch die Nutzung von drahtlosen Signalübertragungsverfahren ermöglicht, dass Verbinder gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung vollständig abgeschlossen sind und daher sich auch in harschen Umgebungsbedingungen einsetzen lassen, wie beispielsweise unter Wasser. Ferner lässt sich durch eine geschickte Anordnung der Magneten der Permanentmagnetanordnung erreichen, dass Verbinder gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung verpolsicher sind, ohne dass die Verbinder einen Steckmechanismus, Rastmechanismus oder Klemmmechanismus aufweisen. Einige Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung schaffen daher einen steckerlosen und buchsenlosen Verbinder mit einer leitungsungebundenen Signalübertragung und einem Verpolschutz.
Gemäß einigen Ausführungsbeispielen wird über die Permanentmagnetanordnung 101 eine Ausrichtung der leitungsungebundenen Signalübertragungsvorrichtung 103 zu einer entsprechenden leitungsungebundenen Signalübertragungsvorrichtung eines zweiten identisch aufgebauten Verbinders ermöglicht und dadurch eine optische Datenübertragung und/oder Energieübertragung sichergestellt, ohne verrutschen zu können.

Claims

Patentansprüche
Verbinder (100; 200; 300; 400) zur leitungsungebundenen Signalübertragung mit folgenden Merkmalen: einer Permanentmagnetanordnung (101) zur mechanischen Fixierung des Verbinders (100; 200; 300; 400) mit einem zweiten identisch aufgebauten Verbinder (100'; 200'); einer Signalübertragungsvorrichtung (103) zur leitungsungebundenen Signalübertragung zwischen dem Verbinder (100; 200; 300; 400) und dem zweiten identisch aufgebauten Verbinder (100'; 200'); und einer Berührungsfläche (105) zur Herstellung eines mechanischen Kontakts mit dem zweiten identisch aufgebauten Verbinder (100'; 200'); wobei die Permanentmagnetanordnung (101) derart an der Berührungsfläche (105) angeordnet ist, dass bei einem hergestellten mechanischen Kontakt zwischen dem Verbinder (100; 200; 300; 400) und dem zweiten identisch aufgebauten Verbinder (100'; 200') der Verbinder (100; 200; 300; 400) und der zweite identisch aufgebaute Verbinder (100'; 200') miteinander mechanisch fixiert sind und ferner eine leitungsungebundene Signalübertragungsstrecke zwischen dem Verbinder (100; 200; 300; 400) und dem zweiten identisch aufgebauten Verbinder (100'; 200') besteht.
Verbinder (200; 300; 400) gemäß Anspruch 1, wobei die Permanentmagnetanordnung (101) einen ersten Magnetpol (601, 602; 61 1) mit einer ersten magnetischen Polarität aufweist und einen zweiten Magnetpol (603, 604; 612) mit einer zweiten, zu der ersten magnetischen Polarität entgegengesetzten Polarität aufweist; und wobei der erste Magnetpol (601, 602; 61 1) und der zweite Magnetpol (603, 604; 612) symmetrisch zueinander bezüglich einer Symmetrieachse (605) des Verbinders (200; 300) angeordnet sind.
3. Verbinder (200; 300; 400) gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die Permanentmagnetanordnung (101 ) eine Mehrzahl von Magnetpolen (601 - 604; 61 1 , 612) aufweist, welche an der Berührungsfläche (105) verteilt angeordnet sind, wobei für jeden Magnetpol (601, 602; 611) einer ersten magnetischen Polarität ein bezüglich einer Symmetrieachse (605) des Verbinders (200; 300; 400) symmetrisch zu dem Magnetpol (601, 602; 611) angeordneter weiterer Magnetpol (603, 604; 612) der Mehrzahl von Magnetpolen (601 - 604; 611, 612) einer zweiten, zu der ersten Polarität entgegengesetzten Polarität angeordnet ist.
Verbinder (200; 300) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Signalübertragungsvorrichtung (103) einen Sendeempfänger (225) mit einem Sendeelement (225a) und einem Empfangselement (225b) aufweist; und wobei das Sendeelement (225a) und das Empfangselement (225b) symmetrisch zueinander bezüglicher einer Symmetrieachse (605) des Verbinders (200; 300) angeordnet sind.
Verbinder (400) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Signalübertragungsvorrichtung (103) eine Datenübertragungsschnittstelle mit einem optischen Konzentrator (450) aufweist.
Verbinder (400) gemäß Anspruch 5, wobei der optische Konzentrator (450) einen parabolisch geformten Reflektor (452) und einen in dem Brennpunkt des parabolisch geformten Reflektors (452) angeordneten weiteren Reflektor (451) und eine optische Schnittstelle (453) zur Auskopplung und/oder Einkopplung aufweist; und wobei die optische Schnittstelle (453) zur Auskopplung und/oder Einkopplung derart angeordnet ist, dass optische Strahlen, welche von dem parabolisch geformten Reflektor (452) in dessen Brennpunkt fokussieren werden von dem weiteren Reflektor (451) reflektiert werden, um auf die optische Schnittstelle (453) zur Auskopplung und/oder Einkopplung zu treffen.
Verbinder gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Signalübertragungsvorrichtung (103) einen Sendeempfänger aufweist; und wobei die Signalübertragungsvorrichtung (103) ausgebildet ist, um bei mechanischer Verbindung des Verbinders mit dem zweiten identisch aufgebauten Verbinder den Sendeempfänger derart innerhalb des Verbinders auszurichten, dass eine leitungsungebundene Datenübertragungsstrecke zwischen dem Sendeempfänger und einem entsprechenden Sendeempfänger des zweiten identisch aufgebauten Verbinders entsteht.
8. Verbinder (200; 300; 400) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Signalübertragungsvorrichtung (103) eine an der Berührungsfläche (105) angeordnete Spule (221) aufweist; und wobei die Signalübertragungsvorrichtung (103) ausgebildet ist, um bei mechanischer Fixierung des Verbinders (200; 300; 400) mit dem zweiten identisch aufgebauten Verbinder (200') Energie zwischen der Spule (221) und einer entsprechenden Spule (221 ') des zweiten identisch aufgebauten Verbinders (200') zu übertragen.
9. Verbinder (200; 300) gemäß Anspruch 8, wobei die Signalübertragungsvorrichtung (103) eine Steuerung (223) aufweist, die ausgebildet ist, um selektiv zwischen einem ersten Modus und einem zweiten Modus umzuschalten, wobei in dem ersten Modus die Spule (221) Energie von der entsprechenden Spule (221 ') des zweiten identisch aufgebauten Verbinders (200') empfängt und in dem zweiten Modus die Spule (221) Energie auf die entsprechende Spule (221 ') des zweiten identisch aufgebauten Verbinders (200') überträgt.
10. Verbinder (200; 300) gemäß Anspruch 9, wobei die Steuerung (223) zwischen die Spule (221) und einen Energieübertragungs- anschluss (109) geschaltet ist; und wobei die Signalübertragungsvorrichtung (103) ausgebildet ist, um in dem ersten Modus an dem Energieübertragungsanschluss (109) ein Energiesignal bereitzustellen, welches auf der von der entsprechenden Spule (221 ') des zweiten identisch aufgebauten Verbinders (200') zur Spule (221) übertragenen Energie basiert, und um in dem zweiten Modus basierend auf einem weiteren an dem Energieübertragungsanschluss (109) empfangenen Energiesignal Energie von der Spule (221) zu der ent- sprechenden Spule (221 ') des zweiten identisch aufgebauten Verbinders (200') zu übertragen; und wobei die Steuerung (223) ausgebildet ist, um in Abhängigkeit von einer Last oder einem Potential an dem Energieübertragungsanschluss (109) zwischen dem ersten Modus und dem zweiten Modus umzuschalten.
1 1. Verbinder gemäß einem der Ansprüche 9 bis 10, wobei die Steuerung (223) ausgebildet ist, um in Abhängigkeit von einem empfangenen Steuersignal zwischen dem ersten Modus und dem zweiten Modus umzuschalten.
12. Verbinder (200; 300) gemäß Anspruch 1 1 , wobei der Verbinder (200; 300) ferner eine Datenübertragungsschnittstelle zur leitungsungebundenen Datenübertragung zwischen dem Verbinder (200; 300) und dem zweiten identisch aufgebauten Verbinder (200') aufweist; und wobei die Steuerung (223) ausgebildet ist, um das Steuersignal mittels der Datenübertragungsschnittstelle von dem zweiten identisch aufgebauten Verbinder (200') zu empfangen.
13. Verbinder (200; 300; 400) gemäß einem der Ansprüche 8 bis 12, wobei die Signalübertragungsvorrichtung (103) eine Datenübertragungsschnittstelle zur optischen Datenübertragung zwischen dem Verbinder (200; 300; 400) und dem zweiten identisch aufgebauten Verbinder (200') aufweist; und wobei ein Kern (222) der Spule (221) eine Öffnung (240) aufweist und ein Sendeelement (225a) und/oder ein Empfangselement (225b) der Datenübertragungsschnittstelle an oder in der Öffnung (240) angeordnet ist oder sind, derart, dass bei mechanischer Fixierung des Verbinders (200; 300; 400) mit dem zweiten identisch aufgebauten Verbinder (200') eine optische Datenübertragungsstrecke entlang der Öffnung (240) und einer entsprechenden Öffnung (240') des zweiten identisch aufgebauten Verbinders (200') verläuft.
14. Verbinder (100; 200; 300; 400) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei an der Berührungsfläche (105) kein mechanischer Rast-, Steck- oder Klemmmechanismus zur weiteren mechanischen Fixierung des Verbinders (100; 200; 300; 400) mit dem zweiten identisch aufgebauten Verbinder (100'; 200') angeordnet ist.
15. Verbinder (100; 200; 300; 400) zur leitungsungebundenen Signalübertragung mit folgenden Merkmalen: einer Permanentmagnetanordnung (101) zur mechanischen Fixierung des Verbinders (100; 200; 300; 400) mit einem zweiten identisch aufgebauten Verbinder (100'; 200'); einer Signalübertragungsvorrichtung (103) zur leitungsungebundenen Signalübertragung zwischen dem Verbinder (100; 200; 300; 400) und dem zweiten identisch aufgebauten Verbinder (100'; 200'); und einer Berührungsfläche (105) zur Herstellung eines mechanischen Kontakts mit dem zweiten identisch aufgebauten Verbinder (100'; 200'); wobei die Permanentmagnetanordnung (101) derart an der Berührungsfläche (105) angeordnet ist, dass bei einem hergestellten mechanischen Kontakt zwischen dem Verbinder (100; 200; 300; 400) und dem zweiten identisch aufgebauten Verbinder (100'; 200') der Verbinder (100; 200; 300; 400) und der zweite identisch aufgebaute Verbinder (100'; 200') miteinander mechanisch fixiert sind und ferner eine leitungsungebundene Signalübertragungsstrecke zwischen dem Verbinder (100; 200; 300; 400) und dem zweiten identisch aufgebauten Verbinder (100'; 200') besteht; wobei die Signalübertragungsvorrichtung (103) eine an der Berührungsfläche (105) angeordnete Spule (221) aufweist; wobei die Signalübertragungsvorrichtung (103) ausgebildet ist, um bei mechanischer Fixierung des Verbinders (200; 300; 400) mit dem zweiten identisch aufgebauten Verbinder (200') Energie zwischen der Spule (221) und einer entsprechenden Spule (221 ') des zweiten identisch aufgebauten Verbinders (200') zu übertragen; wobei die Signalübertragungsvorrichtung (103) eine Datenübertragungsschnittstelle zur optischen Datenübertragung zwischen dem Verbinder (200; 300; 400) und dem zweiten identisch aufgebauten Verbinder (200') aufweist; und wobei ein Kern (222) der Spule (221) eine Öffnung (240) aufweist und ein Sendeelement (225a) und/oder ein Empfangselement (225b) der Datenübertragungsschnittstelle an oder in der Öffnung (240) angeordnet ist oder sind, derart, dass bei mechanischer Fixierung des Verbinders (200; 300; 400) mit dem zweiten identisch aufgebauten Verbinder (200') eine optische Datenübertragungsstrecke entlang der Öff- nung (240) und einer entsprechenden Öffnung (240') des zweiten identisch aufgebauten Verbinders (200') verläuft.
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