DE10055090A1 - Steckverbinder zum Anschluss einer Übertragungsleitung an mindestens einen Sensor - Google Patents
Steckverbinder zum Anschluss einer Übertragungsleitung an mindestens einen SensorInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Steckverbinder (1), umfassend ein Steckerelement (4) und ein mit dem Steckerelement (4) lösbar verbindbares Buchsenelement (5), zum Anschluss einer Übertragungsleitung (2) an mindestens einen Sensor (3). Damit bei miteinander verbundenem Steckerelement (4) und Buchsenelement (5) zwischen das Steckerelement (4) und das Buchsenelement (5) eindringende Feuchtigkeit, Staub oder Schmutzpartikel und aggressive Substanzen die Signalübertragung zwischen dem Steckerelement (4) und dem Buchsenelement (5) nicht beeinträchtigen, schlägt die Erfindung vor, dass der Steckverbinder (1) Mittel (8, 9, 10, 11) zur Realisierung einer kontaktlosen Signalübertragung zwischen dem Steckerelement (4) und dem Buchsenelement (5) aufweist. Es ist insbesondere an eine induktive, kapazitive oder optische Signalübertragung gedacht.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Steckverbinder
umfassend ein Steckerelement und ein mit dem Steckerelement
lösbar verbindbares Buchsenelement, zum Anschluss einer
Übertragungsleitung an mindestens einen Sensor.
Die Erfindung betrifft außerdem ein Buchsenelement eines
Steckverbinders, das mit einem Steckerelement des
Steckverbinders lösbar verbindbar ist, wobei der
Steckverbinder zum Anschluss einer Übertragungsleitung an
mindestens einen Sensor dient.
Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung ein
Steckerelement eines Steckverbinders, das mit einem
Buchsenelement des Steckverbinders lösbar verbindbar ist,
wobei der Steckverbinder zum Anschluss einer
Übertragungsleitung an mindestens einen Sensor dient.
Schließlich betrifft die vorliegende Erfindung auch ein
Verfahren zur Signalübertragung zwischen einem Steckerelement
eines Steckverbinders und einem mit dem Steckerelement lösbar
verbindbaren Buchsenelement des Steckverbinders, wobei mittels
des Steckverbinders eine Übertragungsleitung an mindestens
einen Sensor angeschlossen werden kann.
Das Steckerelement kann dem mindestens einen Sensor und das
Buchsenelement der Übertragungsleitung zugeordnet sein.
Alternativ kann der mindestens eine Sensor jedoch auch mit dem
Buchsenelement versehen sein, wobei die Übertragungsleitung
dann dem Steckerelement zugeordnet ist.
Die Übertragungsleitung, die über den Steckverbinder an den
mindestens einen Sensor angeschlossen ist, dient zur
Übertragung eines Messsignals von einem Sensor und/oder zur
Übertragung eines Energieversorgungssignals für einen Sensor.
Bei den aus dem Stand der Technik bekannten Steckverbindern
werden die Messsignale und/oder die Energieversorgungssignale
mittels einer elektrisch leitfähigen Verbindung zwischen dem
Buchsenelement und dem Steckerelement über den Steckverbinder
übertragen. Um eine elektrisch leitfähige Verbindung zwischen
dem Buchsenelement und dem Steckerelement des Steckverbinders
herstellen zu können, müssen an dem Buchsenelement und an dem
Steckerelement elektrische Kontaktelemente aus einem
elektrisch leitfähigen Material vorhanden sein, die bei
miteinander verbundenem Buchsenelement und Steckerelement
miteinander in Kontakt treten.
Insbesondere beim Einsatz eines Steckverbinders in einer
feuchten oder chemisch aggressiven Umgebung, müssen hohe
Anforderungen an den Steckverbinder hinsichtlich Dichtigkeit
und elektrischer Isolationseigenschaften gestellt werden. Das
Eindringen von Feuchtigkeit, Staub oder Schmutzpartikel und
aggressiver Substanzen bspw. könnte zu einem Kurzschluss
zwischen den elektrischen Kontaktelementen des Steckverbinders
oder zu einer Korrosion der Kontaktelemente führen. Eine
zuverlässige Messung durch Auswerten des Messsignals und/oder
eine zuverlässige Versorgung des mindestens einen Sensors mit
elektrischer Energie wird dadurch beeinträchtigt bzw. sogar
unmöglich.
Es ist deshalb die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine
Übertragungsleitung mittels eines Steckverbinders derart an
mindestens einen Sensor anzuschließen, dass Feuchtigkeit,
Staub oder Schmutzpartikel und aggressive Substanzen, die
Signalübertragungseigenschaften über den Steckverbinder nicht
beeinträchtigen können.
Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung ausgehend von
dem Steckverbinder der eingangs genannten Art vor, dass der
Steckverbinder Mittel zur Realisierung einer kontaktlosen
Signalübertragung zwischen dem Steckerelement und dem
Buchsenelement aufweist.
Der erfindungsgemäße Steckverbinder kann zum Anschluss einer
Übertragungsleitung an einen einzelnen Sensor oder an eine
Messeinrichtung mit mehreren Sensoren eingesetzt werden. Über
den Steckverbinder können ein Energieversorgungssignal an
einen Sensor oder an eine Messeinrichtung mit mehreren
Sensoren aber auch ein Messsignal von dem Sensor oder mehrere
Messsignale von der Messeinrichtung übertragen werden. Der
Steckverbinder kann für pH-, Druck-, Temperatur-, Trübungs-,
Chlorid-, Sauerstoff-, Leitfähigkeits- und beliebig andere
Sensoren eingesetzt werden.
Die kontaktlose Signalübertragung kann auf unterschiedliche
Weise realisiert werden. So ist bspw. eine optische, eine
induktive oder ein kapazitive Signalübertragung denkbar. Dazu
müssen in dem Buchsenelement und dem Steckerelement des
Steckverbinders geeignete Mittel zur Realisierung der
entsprechenden kontaktlosen Signalübertragung vorhanden sein.
Das Steckerelement kann dem mindestens einen Sensor und das
Buchsenelement der Übertragungsleitung zugeordnet sein.
Alternativ kann der mindestens eine Sensor jedoch auch mit dem
Buchsenelement versehen sein, wobei die Übertragungsleitung
dann dem Steckerelement zugeordnet ist.
Zum Anschluss der Übertragungsleitung an den mindestens einen
Sensor wird das Steckerelement in bekannter Weise in das
Buchsenelement gesteckt. Bei zusammengestecktem Buchsenelement
und Steckerelement kommt es jedoch nicht - wie beim Stand der
Technik - zu einer elektrisch leitfähigen Verbindung zwischen
Kontaktelementen des Buchsenelementes und Kontaktelementen des
Steckerelementes. Vielmehr werden durch das Ineinanderstecken
des Buchsenelements und des Steckerelements die Mittel zur
Realisierung der kontaktlosen Signalübertragung in dem
Buchsenelement und in dem Steckerelement in eine definierte
Position relativ zueinander gebracht, so dass eine
zuverlässige kontaktlose Signalübertragung über den
Steckverbinder erfolgen kann.
Da keine elektrischen Kontaktelemente aus dem Buchsenelement
und dem Steckerelement herausgeführt werden müssen, können das
Buchsenelement und das Steckerelement nach außen hin
vollständig abgedichtet werden. Selbst wenn die Abdichtung
zwischen dem Buchsenelement und dem Steckerelement das
Eindringen von Feuchtigkeit, Staub oder Schmutzpartikel und
aggressiver Substanzen nicht vollständig verhindern kann,
können die eindringenden Substanzen nicht in das
Buchsenelement selbst oder das Steckerelement selbst
eindringen. Bei ineinandergestecktem Buchsenelement und
Steckerelement kann sich zwischen dem Buchsenelement und dem
Steckerelement ein Spalt bilden. In diesen Spalt eingedrungene
Feuchtigkeit, Staub oder Schmutzpartikel und aggressive
Substanzen haben nahezu keine Auswirkung auf das
Signalübertragungsverhalten zwischen Buchsenelement und
Steckerelement und beeinträchtigen die kontaktlose
Signalübertragung nicht.
Mit dem erfindungsgemäßen Steckverbinder kann also ein
Anschluss einer Übertragungsleitung an mindestens einen Sensor
realisiert werden, bei dem Feuchtigkeit, Staub oder
Schmutzpartikel und aggressive Substanzen das
Übertragungsverhalten nicht beeinträchtigen. Durch den
erfindungsgemäßen Steckverbinder können des Weiteren
Leckströme zwischen dem mindestens einen Sensor und einem am
Ende der Übertragungsleitung angeschlossenen Messumformer
durch eine galvanische Trennung vermieden werden. Auf den
Einsatz einer Potentialausgleichsleitung oder ähnlicher Mittel
kann verzichtet werden. Außerdem ist der erfindungsgemäße
Steckverbinder besonders explosionsgeschützt. Ein weiterer
Vorteil des erfindungsgemäßen Steckverbinders ist die
Möglichkeit einer homogenen, d. h. vollständig umschlossenen,
Gestaltung des Stecker- und Buchsengehäuses. Dadurch kann eine
höhere mechanische Festigkeit erzielt werden.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der vorliegenden
Erfindung wird vorgeschlagen, dass der Steckverbinder Mittel
zur Realisierung einer induktiven Signalübertragung zwischen
dem Steckerelement und dem Buchsenelement aufweist.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung wird vorgeschlagen, dass das Steckerelement ein
erstes Spulenelement mit einem ersten Teil eines
Ferritkernübertragers und das Buchsenelement ein zweites
Spulenelement mit einem zweiten Teil des Ferritkernübertragers
aufweist. Die über den Steckverbinder zu übertragenden
Messsignale oder Energieversorgungssignale werden mit
bestimmten Frequenzen übertragen. Das Messsignal eines Sensors
kann zunächst verstärkt und dann in ein frequenzanaloges
Signal gewandelt werden. Das Messsignal wird dann mit einer
bestimmten Frequenz induktiv zu der Übertragungsleitung und
weiter zu dem Messumformer übertragen. Das
Energieversorgungssignal kann ebenfalls mit einer bestimmten
Frequenz über den Steckverbinder übertragen und zur
Energieversorgung der Mittel zur Realisierung der induktiven
Signalübertragung und des mindestens einen Sensors
herangezogen werden. Das Kernmaterial und die Bauformen des
Übertragers beeinflussen die Übertragungsleistung des
Steckverbinders. Die Auswahl eines geeigneten Kernmaterials
und einer geeigneten Bauform des Übertragers kann sensor- und
anwendungsspezifisch und unter Kostengesichtspunkten getroffen
werden.
Vorteilhafterweise ist in dem Steckerelement und in dem
Buchsenelement jeweils mindestens ein Filter zur Trennung
eines Messsignals von einem Sensor und eines
Energieversorgungssignals für den oder jeden Sensor
vorgesehen.
Gemäß einer alternativen vorteilhaften Weiterbildung der
vorliegenden Erfindung wird vorgeschlagen, dass der
Steckverbinder Mittel zur Realisierung einer optischen
Signalübertragung zwischen dem Steckerelement und dem
Buchsenelement aufweist. Die optische Signalübertragung kann
in einem beliebigen Frequenzbereich - mit sichtbarem oder
unsichtbarem Licht - erfolgen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung wird vorgeschlagen, dass das Steckerelement und das
Buchsenelement Gehäusebereiche aus einem Material aufweisen,
das zumindest für einen für die Signalübertragung relevanten
Frequenzbereich optisch durchlässig ist.
Die optisch durchlässigen Bereiche sind vorteilhafterweise bei
miteinander verbundenem Steckerelement und Buchsenelement
einander zugewandt angeordnet. So können die optischen Signale
zur Signalübertragung problemlos von dem Buchsenelement zu dem
Steckerelement und umgekehrt übertragen werden.
Das Steckerelement weist vorzugsweise ein Sende- oder
Empfangselement mindestens eines Optokopplers und das
Buchsenelement ein dem Sende- oder Empfangselement
zugeordnetes Empfangs- bzw. Sendeelement des mindestens einen
Optokopplers auf.
Gemäß noch einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der
vorliegenden Erfindung wird vorgeschlagen, dass das
Steckerelement Mittel zur Realisierung einer kapazitiven
Signalübertragung zwischen dem Steckerelement und dem
Buchsenelement aufweist. Vorteilhafterweise weist das
Steckerelement einen ersten kapazitiven Körper eines
Kondensators und das Buchsenelement einen zweiten kapazitiven
Körper des Kondensators auf. In einem einfachen Fall sind die
kapazitiven Körper bspw. als Platten eines Plattenkondensators
ausgebildet, wobei das Steckerelement und das Buchsenelement
jeweils eine Platte aufweist.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung wird vorgeschlagen, dass das dem oder jedem Sensor
zugeordnete Steckerelement oder Buchsenelement einen
Operationsverstärker aufweist. Der Operationsverstärker
verstärkt das Messsignal des oder jeden Sensors bevor es über
mittels der kontaktlosen Signalübertragung über den
Steckverbinder übertragen wird.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung wird vorgeschlagen, dass das dem oder
jedem Sensor zugeordnete Steckerelement oder Buchsenelement
einen spannungsgesteuerten Oszillator (VCO) zum Umwandeln
eines Messsignals eines Sensors in ein frequenzanaloges Signal
aufweist. Durch den spannungsgesteuerten Oszillator wird das
Messsignal eines Sensors vor der kontaktlosen
Signalübertragung in ein frequenzanaloges Signal gewandelt. Es
wird also kein Spannungs-Messsignal, sondern das
frequenzanaloge Signal übertragen, der wesentlich
störunempfindlicher als das Spannungs-Messsignal ist.
Als eine weitere Lösung der Aufgabe der vorliegenden Erfindung
wird ausgehend von dem Buchsenelement eines Steckverbinders
der eingangs genannten Art vorgeschlagen, dass das
Buchsenelement Mittel zur Realisierung einer kontaktlosen
Signalübertragung zu dem Steckerelement aufweist, die mit
entsprechenden Mitteln des Steckerelements zusammenwirken.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der vorliegenden
Erfindung wird vorgeschlagen, dass das Buchsenelement Mittel
zur Realisierung einer induktiven Signalübertragung zu dem
Steckerelement aufweist.
Gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der
vorliegenden Erfindung wird vorgeschlagen, dass das
Buchsenelement Mittel zur Realisierung einer optischen
Signalübertragung zu dem Steckerelement aufweist.
Gemäß noch einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der
vorliegenden Erfindung wird vorgeschlagen, dass das
Buchsenelement Mittel zur Realisierung einer kapazitiven
Signalübertragung zu dem Steckerelement aufweist.
Als noch eine weitere Lösung der Aufgabe der vorliegenden
Erfindung wird ausgehend von dem Steckerelement eines
Steckverbinders der eingangs genannten Art vorgeschlagen,
dass das Steckerelement Mittel zur Realisierung einer
kontaktlosen Signalübertragung zu dem Buchsenelement aufweist,
die mit entsprechenden Mitteln des Buchsenelements
zusammenwirken.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der vorliegenden
Erfindung wird vorgeschlagen, dass das Steckerelement Mittel
zur Realisierung einer induktiven Signalübertragung zu dem
Buchsenelement aufweist.
Gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der
vorliegenden Erfindung wird vorgeschlagen, dass das
Steckerelement Mittel zur Realisierung einer optischen
Signalübertragung zu dem Buchsenelement aufweist.
Gemäß noch einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der
vorliegenden Erfindung wird vorgeschlagen, dass das
Steckerelement Mittel zur Realisierung einer kapazitiven
Signalübertragung zu dem Buchsenelement aufweist.
Schließlich wird zur Lösung der Aufgabe der vorliegenden
Erfindung ausgehend von dem Verfahren zur Signalübertragung
der eingangs genannten Art vorgeschlagen, dass die
Signalübertragung zwischen dem Steckerelement und dem
Buchsenelement kontaktlos realisiert wird.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der vorliegenden
Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Signalübertragung
zwischen dem Steckerelement und dem Buchsenelement induktiv
realisiert wird.
Gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der
vorliegenden Erfindung wird vorgeschlagen, dass die
Signalübertragung zwischen dem Steckerelement und dem
Buchsenelement optisch realisiert wird.
Gemäß noch einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der
vorliegenden Erfindung wird vorgeschlagen, dass die
Signalübertragung zwischen dem Steckerelement und dem
Buchsenelement kapazitiv realisiert wird.
Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der
Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von
Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in der Zeichnung
dargestellt sind. Dabei bilden alle beschriebenen oder
dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination
den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer
Zusammenfassung in den Patentansprüchen oder deren
Rückbeziehung sowie unabhängig von ihrer Formulierung bzw.
Darstellung in der Beschreibung bzw. in der Zeichnung. Es
zeigen:
Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Steckverbinder gemäß
einer ersten bevorzugten Ausführungsform im
Schnitt; und
Fig. 2 einen erfindungsgemäßen Steckverbinder gemäß
einer zweiten bevorzugten Ausführungsform im
Schnitt.
In Fig. 1 ist ein erfindungsgemäßer Steckverbinder in seiner
Gesamtheit mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnet. Der
Steckverbinder 1 wird zum Anschluss einer Übertragungsleitung
2 an einen Sensor 3, bspw. einen prozessmesstechnischen Sensor
zum Messen des pH-Werts, des Drucks, der Temperatur, der
Trübung, des Chloridgehalts, des Sauerstoffgehalts oder der
Leitfähigkeit eines Mediums, eingesetzt. Statt - wie in Fig.
1 dargestellt - zum Anschluss von nur einem Sensor 3, kann der
Steckverbinder 1 auch zum Anschluss mehrerer Sensoren
verwendet werden, die zu einer gemeinsamen Messeinrichtung
zusammengefasst sein können.
Der Steckverbinder 1 umfasst ein Steckerelement 4 und ein mit
dem Steckerelement 4 lösbar verbundenes Buchsenelement 5. Die
Übertragungsleitung 2 ist an das Buchsenelement 5 mittels
einer elektrischen Kontaktierung 6 angeschlossen. Der
Anschluss ist durch geeignete Mittel abgedichtet, um ein
Eindringen von Feuchtigkeit, Staub oder Schmutzpartikeln und
aggressiver oder ätzender Substanzen in den Bereich der
elektrischen Kontaktierung 6 zu verhindern. Die
Übertragungsleitung 2 ist bspw. durch einen
spritzgießtechnischen Vergussvorgang an dem Buchsenelement 5
befestigt. Das Steckerelement 4 ist mittels einer elektrischen
Kontaktierung 7 an den Sensor 3 angeschlossen. Es ist eine
geeignete Abdichtung im Bereich des Anschlusses vorgesehen, um
das Eindringen von Feuchtigkeit, Staub oder Schmutzpartikeln
und ätzender Substanzen in den Bereich der elektrischen
Kontaktierung 7 zu verhindern. Das Steckerelement 4 ist bspw.
durch einen spritzgießtechnischen Vergussvorgang an dem Sensor
3 befestigt.
Ein entscheidender Unterschied des erfindungsgemäßen
Steckverbinders 1 gegenüber den aus dem Stand der Technik
bekannten Steckverbindern ist die kontaktlose
Signalübertragung zwischen dem Steckerelement 4 und dem
Buchsenelement 5. In dem Ausführungsbeispiel aus Fig. 1
erfolgt die Signalübertragung auf induktivem Wege. Dazu
umfasst das Steckerelement 4 ein erstes Spulenelement 8 mit
einem ersten Teil eines Ferritkernübertragers. Das
Buchsenelement 5 weist ein zweites Spulenelement 9 mit einem
zweiten Teil des Ferritkernübertragers auf. Das erste
Spulenelement 8 kann auch als die Primärseite eines
Transformators und das zweite Spulenelement 9 als die
Sekundärseite des Transformators betrachtet werden.
Über den Steckverbinder 1 können ein Energieversorgungssignal
von einer Energiequelle zur Versorgung des Sensors 3 mit
elektrischer Energie, aber auch Messsignale von dem Sensor 3
zu einem Messumformer übertragen werden. Die Energiequelle und
der Messumformer sind mittels der Übertragungsleitung 2 an das
Buchsenelement 5 angeschlossen, in Fig. 1 jedoch nicht
dargestellt. Zur Übertragung des Energieversorgungssignals
wird das zweite Spulenelement 9 mit einer bestimmten Frequenz
gespeist. Das Energieversorgungssignal wird mit dieser
Frequenz an das erste Spulenelement 8 übertragen und dann
gleichgerichtet. Zum Gleichrichten ist in dem Steckerelement 4
eine geeignete Elektronik 10 vorgesehen. Das gleichgerichtete
Energieversorgungssignal dient als Versorgungsspannung für die
steckerinterne Elektronik 10 und den Sensor 3.
Die steckerinterne Elektronik 10 umfasst außerdem einen
Operationsverstärker (nicht dargestellt), der ein Messsignal
des Sensors 3 verstärkt. Der Operationsverstärker kann als
Impedanzwandler mit einem Verstärkungsfaktor v = 1 ausgebildet
sein. Des Weiteren umfasst die steckerinterne Elektronik 10
einen spannungsgesteuerten Osziallator (VCO oder V/F-
Converter), durch den das Spannungs-Messsignal in ein
frequenzanaloges Signal gewandelt wird. Die Frequenz dieses
frequenzanalogen Signals ist abhängig von dem Spannungswert
des Messsignals. Das frequenzanaloge Signal wird über
dieselben Spulenelemente 8, 9 übertragen, die auch zur
Übertragung des Energieversorgungssignals dienen. Zur Trennung
des Messsignals von dem Energieversorgungssignal sind in der
steckerinternen Elektronik 10 und in einer buchseninternen
Elektronik 11 primär- und sekundärseitige Filter (nicht
dargestellt) vorgesehen.
Bei miteinander verbundenem Steckerelement 4 und
Buchsenelement 5 ist zwischen dem Steckerelement 4 und dem
Buchsenelement 5 ein schmaler Spalt 12 vorhanden. Bei dem
erfindungsgemäßen Steckverbinder 1 müssen keine besondere
Vorkehrungen getroffen werden, um den Spalt 12 abzudichten und
das Eindringen von Feuchtigkeit, Staub oder Schmutzpartikeln
und ätzender Substanzen zu verhindern. Anders als bei den aus
dem Stand der Technik bekannten Steckverbindern, bei denen
sich im Bereich des Spaltes elektrische Kontaktierungselemente
befinden, die durch eindringende Substanzen kurzgeschlossen
oder korrodiert werden können, haben die eindringenden
Substanzen bei dem erfindungsgemäßen Steckverbinder 1 keine
Beeinträchtigung des Signalübertragungsverhaltens zwischen dem
Steckerelement 4 und dem Buchsenelement 5 zur Folge. Außerdem
werden durch den erfindungsgemäßen Steckverbinder 1 Leckströme
zwischen dem Sensor 3 und dem Messumformer durch eine
galvanische Trennung vermieden.
In Fig. 2 ist ein zweites bevorzugtes Ausführungsbeispiel des
erfindungsgemäßen Steckverbinders 1 dargestellt. Der
Steckverbinder 1 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel
unterscheidet sich von dem Steckverbinder 1 aus Fig. 1
insbesondere dadurch, dass die kontaktlose Signalübertragung
auf optischem Wege erfolgt. Des Weiteren ist der Spalt 12
zwischen dem Steckerelement 4 und dem Buchsenelement 5 durch
geeignete Dichtungsmittel 13, bspw. einen Gummiring,
abgedichtet, um das Eindringen von Feuchtigkeit, Staub oder
Schmutzpartikel und ätzender Substanzen zu verhindern. Die
Übertragungsleitung 2 ist durch eine mechanische Montage oder
einen spritzgießtechnischen Vergussvorgang an dem
Buchsenelement 5 befestigt. Das Steckerelement 4 ist als
integraler Bestandteil des Sensors 3 in dessen Gehäuse
integriert.
Zur Realisierung der optischen Signalübertragung wird ein
Optokoppler eingesetzt. Die optische Signalübertragung kann
bei beliebigen Frequenzen erfolgen (z. B. mit UV-, IR- oder
sichtbarem Licht). Um eine bidirektionale Signalübertragung
realisieren zu können, weist das Steckerelement 4 ein
Sendeelement 14a eines ersten Optokopplers 14 und ein
Empfangselement 15b eines zweiten Optokopplers 15 auf. Das
Buchsenelement 5 umfasst ein entsprechendes Empfangselement
14b des ersten Optokopplers 14 und ein Sendeelement 15a des
zweiten Optokopplers 15. Das Steckerelement 4 und das
Buchsenelement 5 weisen Gehäusebereiche 16, 17 auf, die aus
einem Material bestehen, das zumindest für den für die
Signalübertragung relevanten Frequenzbereich optisch
durchlässig ist. Die optisch durchlässigen Gehäusebereiche 16,
17 bestehen bspw. aus einem transparenten Kunststoff,
Plexiglas oder Glas. Es ist in Fig. 2 deutlich zu erkennen,
dass die optische durchlässigen Bereiche 16, 17 bei
miteinander verbundenem Steckerelement 4 und Buchsenelement 5
einander zugewandt angeordnet sind.
Bei der optischen Signalübertragung wird die Energieversorgung
des Sensors 3 nach wie vor induktiv oder kapazitiv erfolgen.
Sollte es jedoch möglich sein, in dem kleinen Raum eines
Steckerelements 4 oder Buchsenelements 5 Mittel zur
Realisierung einer optischen Signalübertragung zu integrieren,
die Signale mit einer ausreichend großen Leistung übertragen
können, steht einer Übertragung des Energieversorgungssignals
auf optischem Wege nichts im Wege. Über die bidirektionale
optische Verbindung können bspw. in der einen Richtung
Ansteuersignale zur Steuerung bestimmter Sensorfunktionen an
den Sensor 3 und in der anderen Richtung Messsignale von dem
Sensor 3 übermittelt werden.
Claims (25)
1. Steckverbinder (1) umfassend ein Steckerelement (4) und
ein mit dem Steckerelement (4) lösbar verbindbares
Buchsenelement (5), zum Anschluss einer
Übertragungsleitung (2) an mindestens einen Sensor (3),
dadurch gekennzeichnet, dass der Steckverbinder (1)
Mittel (8, 9, 10, 11, 14, 15) zur Realisierung einer
kontaktlosen Signalübertragung zwischen dem
Steckerelement (4) und dem Buchsenelement (5) aufweist.
2. Steckverbinder (1) nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, dass der Steckverbinder (1) Mittel (8, 9,
10, 11) zur Realisierung einer induktiven
Signalübertragung zwischen dem Steckerelement (4) und dem
Buchsenelement (5) aufweist.
3. Steckverbinder (1) nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, dass der Steckverbinder (1) Mittel (10,
11, 14, 15) zur Realisierung einer optischen
Signalübertragung zwischen dem Steckerelement (4) und dem
Buchsenelement (5) aufweist.
4. Steckverbinder (1) nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, dass der Steckverbinder (1) Mittel zur
Realisierung einer kapazitiven Signalübertragung zwischen
dem Steckerelement (4) und dem Buchsenelement (5)
aufweist.
5. Steckverbinder (1) nach Anspruch 2, dadurch
gekennzeichnet, dass das Steckerelement (4) ein erstes
Spulenelement (8) mit einem ersten Teil eines
Ferritkernübertragers und das Buchsenelement (5) ein
zweites Spulenelement (9) mit einem zweiten Teil des
Ferritkernübertragers aufweist.
6. Steckverbinder (1) nach Anspruch 5, dadurch
gekennzeichnet, dass in dem Steckerelement (4) und in dem
Buchsenelement (5) jeweils mindestens ein Filter zur
Trennung eines Messsignals von einem Sensor (3) und eines
Energieversorgungssignals für den oder jeden Sensor (3)
vorgesehen ist.
7. Steckverbinder (1) nach Anspruch 3, dadurch
gekennzeichnet, dass das Steckerelement (4) und das
Buchsenelement (5) Gehäusebereiche (16, 17) aus einem
Material aufweisen, das zumindest für einen für die
Signalübertragung relevanten Frequenzbereich optisch
durchlässig ist.
8. Steckverbinder (1) nach Anspruch 7, dadurch
gekennzeichnet, dass die optisch durchlässigen Bereiche
(16, 17) bei miteinander verbundenem Steckerelement (4)
und Buchsenelement (5) einander zugewandt angeordnet
sind.
9. Steckverbinder (1) nach Anspruch 7 oder 8, dadurch
gekennzeichnet, dass das Steckerelement (4) ein Sende-
oder Empfangselement (14a, 15b) mindestens eines
Optokopplers (14, 15) und das Buchsenelement (5) ein dem
Sende- oder Empfangselement (14a, 15b) zugeordnetes
Empfangs- bzw. Sendeelement (14b, 15a) des mindestens
einen Optokopplers (14, 15) aufweist.
10. Steckverbinder (1) nach Anspruch 4, dadurch
gekennzeichnet, dass das Steckerelement (4) einen ersten
kapazitiven Körper eines Kondensators und das
Buchsenelement (5) einen zweiten kapazitiven Körper des
Kondensators aufweist.
11. Steckverbinder (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, dass das dem oder jedem Sensor
(3) zugeordnete Steckerelement (4) oder Buchsenelement
(5) einen Operationsverstärker aufweist.
12. Steckverbinder (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11,
dadurch gekennzeichnet, dass das dem oder jedem Sensor
(3) zugeordnete Steckerelement (4) oder Buchsenelement
(5) einen spannungsgesteuerten Oszillator (VCO) zum
Umwandeln eines Messsignals eines Sensors (3) in ein
frequenzanaloges Signal aufweist.
13. Steckverbinder (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11,
dadurch gekennzeichnet, dass das Steckerelement (4) und
das Buchsenelement (5) Mittel zur Realisierung einer
digitalen Signalübertragung zwischen dem Steckerelement
(4) und dem Buchsenelement (5) aufweist.
14. Buchsenelement (5) eines Steckverbinders (1), das mit
einem Steckerelement (4) des Steckverbinders (1) lösbar
verbindbar ist, wobei der Steckverbinder (1) zum
Anschluss einer Übertragungsleitung (2) an mindestens
einen Sensor (3) dient, dadurch gekennzeichnet, dass das
Buchsenelement (5) Mittel (9, 11, 14b, 15a) zur
Realisierung einer kontaktlosen Signalübertragung zu dem
Steckerelement (4) aufweist, die mit entsprechenden
Mitteln (8, 10, 14a, 15b) des Steckerelements (4)
zusammenwirken.
15. Buchsenelement (5) nach Anspruch 14, dadurch
gekennzeichnet, dass das Buchsenelement (5) Mittel (9,
11) zur Realisierung einer induktiven Signalübertragung
zu dem Steckerelement (4) aufweist.
16. Buchsenelement (5) nach Anspruch 14, dadurch
gekennzeichnet, dass das Buchsenelement (5) Mittel (11,
14b, 15a) zur Realisierung einer optischen
Signalübertragung zu dem Steckerelement (4) aufweist.
17. Buchsenelement (5) nach Anspruch 14, dadurch
gekennzeichnet, dass das Buchsenelement (5) Mittel zur
Realisierung einer kapazitiven Signalübertragung zu dem
Steckerelement (4) aufweist.
18. Steckerelement (4) eines Steckverbinders (1), das mit
einem Buchsenelement (5) des Steckverbinders (1) lösbar
verbindbar ist, wobei der Steckverbinder (1) zum
Anschluss einer Übertragungsleitung (2) an mindestens
einen Sensor (3) dient, dadurch gekennzeichnet, dass das
Steckerelement (4) Mittel (8, 10, 14a, 15b) zur
Realisierung einer kontaktlosen Signalübertragung zu dem
Buchsenelement (5) aufweist, die mit entsprechenden
Mitteln (9, 11, 14b, 15a) des Buchsenelements (5)
zusammenwirken.
19. Steckerelement (4) nach Anspruch 18, dadurch
gekennzeichnet, dass das Steckerelement (4) Mittel (8,
10) zur Realisierung einer induktiven Signalübertragung
zu dem Buchsenelement (5) aufweist.
20. Steckerelement (4) nach Anspruch 18, dadurch
gekennzeichnet, dass das Steckerelement (4) Mittel (10,
14a, 15b) zur Realisierung einer optischen
Signalübertragung zu dem Buchsenelement (5) aufweist.
21. Steckerelement (4) nach Anspruch 18, dadurch
gekennzeichnet, dass das Steckerelement (4) Mittel zur
Realisierung einer kapazitiven Signalübertragung zu dem
Buchsenelement (5) aufweist.
22. Verfahren zur Signalübertragung zwischen einem
Steckerelement (4) eines Steckverbinders (1) und einem
mit dem Steckerelement (4) lösbar verbindbaren
Buchsenelement (5) des Steckverbinders (1), wobei mittels
des Steckverbinders (1) eine Übertragungsleitung (2) an
mindestens einen Sensor (3) angeschlossen werden kann,
dadurch gekennzeichnet, dass die Signalübertragung
zwischen dem Steckerelement (4) und dem Buchsenelement
(5) kontaktlos realisiert wird.
23. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass
die Signalübertragung zwischen dem Steckerelement (4) und
dem Buchsenelement (5) induktiv realisiert wird.
24. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass
die Signalübertragung zwischen dem Steckerelement (4) und
dem Buchsenelement (5) optisch realisiert wird.
25. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass
die Signalübertragung zwischen dem Steckerelement (4) und
dem Buchsenelement (5) kapazitiv realisiert wird.
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