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Die Erfindung betrifft ein elektrisches Unterputz-Installationsgerät mit einem Abdeckrahmen, in welchem ein Geräteeinsatz oder mehrere Geräteeinsätze installiert sind und welcher mindestens ein Beschriftungsfeld aufweist. Der Abdeckrahmen kann als Einfach-Abdeckrahmen mit einem Beschriftungsfeld oder als Mehrfach-Abdeckrahmen mit mehreren Beschriftungsfeldern ausgebildet sein. Es können beliebige Geräteeinsätze Verwendung finden, wie Steckdoseneinsätze, Schaltereinsätze usw.
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Aus dem
DE 298 03 339 U1 ist ein Zwischenrahmen für den Abdeckrahmen eines elektrischen Installationsgerätes bekannt, wobei der Zwischenrahmen mit einer Halteplatte versehen ist, auf der ein Beleuchtungsmittel so angeordnet ist, dass der Zwischenrahmen als lichtleitendes Mittel benutzt wird. Ein Beschriftungsfeld ist zwischen ist zwischen dem Abdeckrahmen und einer durchsichtigen Leiste einsteckbar.
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Aus der
DE 10 2004 050 907 A1 ist ein Gestaltungselement für ein Bedienfeld einer Vorrichtung bekannt. Bei den Gestaltungselementen handelt es sich vorzugsweise um gedruckte Polymer-Elektronik-Komponenten mit eigener Elektronik. Der innere Bereich des Gestaltungselementes ist von einer umlaufenden elektrischen Leitungsanordnung umschlossen, welche zur induktiven Energieversorgung sämtlicher Komponenten des Gestaltungselementes dient. Zur Energieversorgung wird das aus der RFID(Radio Frequency Identification)-Technik bekannte berührungslose Übertragungsverfahren auf Basis elektromagnetischer Wechselfelder eingesetzt.
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Aus der
DE 10 2004 006 289 A1 ist eine Anordnung mit einer beweglichen Lichtquelle bekannt, welche an einem beweglichen Zeiger eines Anzeigeinstrumentes angebracht ist. Zur Energieversorgung der Lichtquelle ist eine eine erste Spule und eine zweite Spule aufweisende Anordnung vorgesehen, mittels derer die Energie elektromagnetisch von einer Spannungsquelle auf die Lichtquelle übertragen wird. Zwischen der ersten und der zweiten Spule erstreckt sich ein Übertragungselement, welches einen Kern bildet.
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Aus der
EP 1 632 967 A1 ist eine elektrische Schaltvorrichtung bekannt, welche ein Betätigungselement für Schaltkontakte und ein optisches (Leuchtmittel, LED) oder akustisches Anzeigemittel zur Anzeige des Schaltzustandes umfasst, wobei die elektrische Energie zwischen einer Einspeiseseite und einer das Anzeigemittel darstellenden Verbraucherseite drahtlos über ein elektromagnetisches Wechselfeld von einem Energiesender (mit Primärspule) an einen das Anzeigemittel speisenden Energieempfänger (mit Sekundärspule) übertragen wird. Zwischen Energiesender und Energieempfänger kann ein drahtloser Energieübertrager – z. B. ein Zwischenschwingkreis oder ein Weichmagnetstab – vorhanden sein.
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Aus der
EP 0 344 641 B1 ist ein elektrisches Unterputz-Installationsgerät mit Tragring, Mehrfach-Abdeckrahmen und Bezeichnungsschildträger bekannt, wobei im Abdeckrahmen mindestes ein Sichtfenster eingelassen ist und wobei der Bezeichnungsschildträger unter Anpassung an die jeweilige Formgebung des Abdeckrahmens auf der dem Abdeckrahmen zugekehrten Oberfläche des Tragrings zwischen dem Tragring und dem Abdeckrahmen festgelegt ist.
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Soll ein derartiger Bezeichnungsschildträger respektive ein derartiges Beschriftungsfeld beleuchtet werden, so sollte aus Gründen der elektrischen Sicherheit das 230-V-Potential des Netzanschlusses möglichst nicht in den Abdeckrahmen eingebracht werden. Selbstverständlich ist es möglich, das Installationsgerät respektive den Geräteeinsatz mit einer Lichtquelle auszurüsten, um das diesem Installationsgerät zugeordnete Beschriftungsfeld unmittelbar zu beleuchten. Allerdings ist es bei mehreren in einem Mehrfach-Abdeckrahmen eingebauten Installationsgeräten erforderlich, jedes dieser Installationsgeräte mit einer derartigen Lichtquelle zu versehen, was relativ aufwendig ist und zwar sowohl hinsichtlich des Energieverbrauchs als auch hinsichtlich der erforderlichen Geräteausrüstung.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein elektrisches Unterputz-Installationsgerät mit Abdeckrahmen anzugeben, wobei der Abdeckrahmen mindestens ein beleuchtetes Beschriftungsfeld aufweisen soll.
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Diese Aufgabe wird in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffes erfindungsgemäß dadurch gelöst,
- a) dass eine Beleuchtung des mindestens einen Beschriftungsfelds unter Einsatz mindestens einer im Abdeckrahmen eingebauten Lichtquelle erfolgt,
- b) dass die Energieversorgung der mindestens einen Lichtquelle mit Hilfe einer einen Primärkreis und einen Sekundärkreis aufweisenden induktiven Energieübertragungseinrichtung erfolgt,
- c) dass der Primärkreis der induktiven Energieübertragungseinrichtung in einem Geräteeinsatz montiert ist und eine über einen elektronischen Schalter mit einer hochfrequenten Spannung beaufschlagte Sendespule aufweist,
- d) dass der Sekundärkreis der induktiven Energieübertragungseinrichtung im Abdeckrahmen montiert ist und eine Empfangsspule aufweist, an deren Klemmen eine über eine Gleichrichterdiode gleichzurichtende Spannung zur Speisung der mindestens einen Lichtquelle abgreifbar ist,
- e) dass ein lediglich durch geringe Luftspalte unterbrochener Ferrit-Ringkern zur Führung des magnetischen Kreises vorgesehen ist, bestehend aus einem Ferritkernabschnitt mit umwickelter Sendespule und einem Ferritkernabschnitt mit umwickelter Empfangsspule und
- f) dass ein Verbindungsstück mit zwischen den Ferritkernabschnitten positionierten Ferritkernstücken zur Verkleinerung der Luftspalte vorgesehen ist.
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Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile liegen insbesondere darin, dass lediglich eine einzige Lichtquelle und eine einzige induktive Energieübertragungseinrichtung für die Beleuchtung von zwei, drei oder mehr Beschriftungsfeldern erforderlich sind. Dies ist sowohl im Hinblick auf den für Beleuchtungszwecke notwendigen Energieverbrauch als auch im Hinblick auf den Kostenaufwand für die Installationsgeräte von Vorteil. Da die zur Beleuchtung erforderlichen Baukomponenten an der Rückseite des Abdeckrahmens sowie die die zur induktiven Energieübertragung erforderlichen Baukomponenten in einem Geräteeinsatz vormontiert sind, gestaltet sich die Montage des Abdeckrahmens am Geräteeinsatz sehr einfach, denn es sind keinerlei zusätzlichen Handgriffe zur Installation der Beleuchtung der Beschriftungsfelder des Abdeckrahmens notwendig. Nach Aufstecken des Abdeckrahmens in üblicher Art und Weise ist die Beleuchtung des Beschriftungsfelds respektive der Beschriftungsfelder quasi automatisch funktionstüchtig hergestellt. Die elektrische Sicherheit des Installationsgerätes wird aufgrund der beleuchteten Beschriftungsfelder in keiner Weise beeinträchtigt.
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Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
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Die Erfindung wird nachstehend an Hand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert. Es zeigen:
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1 eine perspektivische Ansicht auf die Oberseite eines als Steckdose ausgebildeten elektrischen Unterputz-Installationsgerätes (bei abgenommenem Steckdosentopf),
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2 eine Ansicht gemäß 1 bei ausgeblendetem Abdeckrahmen,
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3 eine Ansicht gemäß 1 bei entferntem Verbindungsstück,
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4 eine Ansicht gemäß 3 bei entfernter Abdeckung,
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5, 6 Ansichten auf die zur induktiven Energieübertragung (Kopplung) wesentlichen Baukomponenten von oben und von unten,
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7 wesentliche Baukomponenten eines Primärkreises,
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8 wesentliche Baukomponenten eines Sekundärkreises,
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9, 10 Ansichten auf ein Verbindungsstück von unten und von oben,
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11 eine perspektivische Ansicht auf die Rückseite eines Abdeckrahmens mit installiertem Unterputz-Installationsgerät,
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12 eine Ansicht gemäß 11 bei ausgeblendetem Tragring,
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13 eine perspektivische Ansicht auf die Oberseite eines Abdeckrahmens,
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14 eine perspektivische Ansicht auf die Oberseite eines Abdeckrahmens mit drei installierten Unterputz-Installationsgeräten,
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15, 16 Prinzip-Schaltskizzen der induktiven Energieübertragungseinrichtung zwischen einem Primärkreis eines Geräteeinsatzes und einem Sekundärkreis eines Abdeckrahmens für zwei alternative Ausführungsformen.
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In 1 ist eine perspektivische Ansicht auf die Oberseite eines als Steckdose ausgebildeten elektrischen Unterputz-Installationsgerätes (bei abgenommenem Steckdosentopf) dargestellt. Das Unterputz-Installationsgerät 1 besteht aus einem Geräteeinsatz 3, im Ausführungsbeispiel Steckdoseneinsatz und einem Abdeckrahmen 5, welcher je nach Kundenwunsch und konkretem Anwendungsfall in Form eines 1fach- oder 2fach- oder 3fach- oder 4fach- oder 5fach-Abdeckrahmens ausgebildet ist. Das Unterputz-Installationsgerät 1 des Ausführungsbeispiels wird üblicherweise komplettiert durch den Steckdosentopf und eine Zentralschraube.
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Von Wichtigkeit ist, dass der Geräteeinsatz 3 mit einem Primärkreis (siehe Ziffer 11 in 15) einer induktiven Energieübertragungseinrichtung ausgerüstet ist, deren Abdeckung 21 erkennbar ist. Diese induktive Energieübertragungseinrichtung wird komplettiert durch einen im Abdeckrahmen 5 integrierten Sekundärkreis (siehe Ziffer 23 in 15) und ein Verbindungsstück 31, dessen Funktion unter den 15, 16 näher erläutert wird. Die induktive Energieübertragungseinrichtung dient zur Bereitstellung der zur Beleuchtung mindestens eines im Abdeckrahmen 5 integrierten Beschriftungsfeldes 6 erforderlichen elektrischen Energie.
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In 2 ist eine Ansicht gemäß 1 bei ausgeblendetem Abdeckrahmen dargestellt, wobei als Baukomponenten des im Abdeckrahmen integrierten Sekundärkreises eine auf einem Schenkel eines (L-förmigen) Ferritkernabschnitts 29 befindliche Empfangsspule 24 zu erkennen ist.
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In 3 ist eine Ansicht gemäß 1 bei entferntem Verbindungsstück dargestellt, wobei die Ausbildung der Abdeckung 21 des Primärkreises besser zu erkennen ist.
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In 4 ist eine Ansicht gemäß 3 bei entfernter Abdeckung dargestellt, wobei als Baukomponente des Primärkreises ein (U-förmiger) Ferritkernabschnitt 20 zu erkennen ist.
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In den 5 und 6 sind Ansichten auf die zur induktiven Energieübertragung wesentlichen Baukomponenten von oben und von unten dargestellt. Im Einzelnen sind zu erkennen:
- • der (U-förmige) Ferritkernabschnitt 20 mit einer am Basisschenkel befindlichen Sendespule 19,
- • der (L-förmige) Ferritkernabschnitt 29 mit der auf einem Schenkel befindlichen Empfangsspule 24,
- • das Verbindungsstück 31 mit zwei daran befestigten Ferritkernstücken 32, 33.
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In 7 sind als wesentliche Baukomponenten eines Primärkreises der (U-förmige) Ferritkernabschnitt 20 sowie die um seinen Basisschenkel gewickelte Sendespule 19 dargestellt.
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In 8 sind als wesentliche Baukomponenten eines Sekundärkreises der (L-förmige) Ferritkernabschnitt 29 sowie die um einen seiner Schenkel gewickelte Empfangsspule 24 dargestellt.
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In den 9 und 10 sind Ansichten auf ein vorzugsweise aus einem Kunststoffmaterial ausgebildeten Verbindungsstück 31 von unten und von oben dargestellt, wobei die beiden in Taschen eingebrachte Ferritkernstücke 32, 33 zu erkennen sind.
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In 11 ist eine perspektivische Ansicht auf die Rückseite eines Abdeckrahmens 5 mit installiertem Geräteeinsatz 3 eines Unterputz-Installationsgerätes 1 dargestellt, wobei der im seitlichen Bodenbereich des Geräteeinsatz 3 integrierte (U-förmige) Ferritkernabschnitt 20 mit Sendespule 19 zu erkennen sind.
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In 12 ist eine Ansicht gemäß 11 bei ausgeblendetem Tragring des Geräteeinsatzes dargestellt, wobei zusätzlich der an der Unterseite des Rahmens 5 integrierte (L-förmige) Ferritkernabschnitt 29 mit Empfangsspule 24 zu erkennen sind.
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In 13 ist eine perspektivische Ansicht auf die Oberseite eines Abdeckrahmens dargestellt, wobei es sich beim gezeigten Beispiel um einen 3fach-Abdeckrahmen 5 mit drei beleuchteten Beschriftungsfeldern 6, 7, 8 handelt. Die Lage des Sekundärkreises der induktiven Energieübertragungseinrichtung im Abdeckrahmen 5 ist mit einem schwarzen Kreis gekennzeichnet. Wie bereits erwähnt, dient die induktive Energieübertragungseinrichtung zur Bereitstellung der zur Beleuchtung der Beschriftungsfelder erforderlichen elektrischen Energie, wobei die Beleuchtung der Beschriftungsfelder auf zwei alternative Weisen erfolgen kann:
- 1 Die elektrische Energie wird über an der Rückseite des Abdeckrahmens 5 befestigte und integrierte elektrische Leitungen (siehe Ziffer 9 in 13 und 15) zu mindestens einer separaten Lichtquelle (siehe Ziffer 28 in 15) eines jeden Beschriftungsfeldes 6, 7, 8 geleitet, oder:
- 2 Unmittelbar beim Sekundärkreis der induktiven Energieübertragungseinrichtung ist eine Lichtquelle (siehe Ziffer 28 in 16) vorgesehen, welche Licht in die ersten Enden von zu einem Bündel zusammengefassten biegsamen Lichtwellenleitern (siehe Ziffer 10 in 13 und 16) einstrahlt, wobei je Beschriftungsfeld mindestens ein biegsamer Lichtwellenleiter vorgesehen ist, welcher über sein zweites Ende dem Beschriftungsfeld Licht zuführt.
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In 13 ist unter den Ziffern 9 und 10 der Verlauf dieser elektrischen Leitungen respektive der biegsamen Lichtwellenleiter zu den einzelnen Beschriftungsfeldern 6, 7, 8 an der Rückseite des Abdeckrahmens 5 (beispielsweise in Nuten geführt) gestrichelt dargestellt. Als biegsame Lichtwellenleiter dienen vorzugsweise polymere optische Fasern POF. Die Beschriftungsfelder 6–8 selbst weisen vorzugsweise feste Lichtleitkörper auf, an deren Stirnflächen die Lichteinstrahlung mittels Lichtquellen) oder Lichtwellenleiter erfolgt. Das eingestrahlte Licht wird über die Oberseite des Lichtleitkörpers abgestrahlt, wodurch im Beschriftungsfeld eingelegte, mit Schriftzeichen oder Symbolen bedruckte durchsichtige Folien kenntlich gemacht werden.
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In 14 ist eine perspektivische Ansicht auf die Oberseite eines Abdeckrahmens mit drei installierten Unterputz-Installationsgeräten dargestellt. Im horizontal zu montierenden 3fach-Abdeckrahmen 5 sind ein in Form einer Steckdose ausgebildetes Unterputz-Installationsgerät 1 und zwei in Form von Schaltern ausgebildete Unterputz-Installationsgeräte 2 installiert, wobei jeweils oberhalb der Steckdose bzw. oberhalb der beiden Schalter beleuchtete Beschriftungsfelder 6, 7, 8 angeordnet sind.
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In den 15 und 16 sind Prinzip-Schaltskizzen der induktiven Energieübertragungseinrichtung zwischen einem Primärkreis 11 eines Geräteeinsatzes und einem Sekundärkreis 23 eines Abdeckrahmens für zwei alternative Ausführungsformen dargestellt.
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Der Primärkreis 11 weist zwei Netzanschlussklemmen 12 (zum Anschluss von Phase und Nulleiter) auf, welche über eine Gleichrichterdiode 13, einen Widerstand 14, einen elektronischen Schalter 16 und die um den Ferritkernabschnitt 20 gewickelte Sendespule (Primärspule) 19 miteinander verbunden sind. Ein Stützkondensator 15 liegt mit seinem einen Anschluss am der Verbindungsleitung zwischen Gleichrichterdiode 13 und elektronischem Schalter 16 und mit seinem weiteren Anschluss am Nulleiter. Ein Resonanzkondensator 18 kann optional zwischen elektronischem Schalter 16 und Sendespule 19 angeordnet sein. Die Ansteuerung des elektronischen Schalters 16 erfolgt mit einer Steuer- und Regelschaltung 17 vorzugsweise mit einer Frequenz größer als 20 kHz, um die bei der Übertragung entstehenden Geräusche durch magnetische Einflüsse in den nicht mehr vom Menschen wahrnehmbaren Bereich zu verlagern. Zudem ist der Wirkungsgrad für die Energieübertragung bei höheren Frequenzen deutlich verbessert. Die Konfiguration bestehend aus mit hoher Frequenz getaktetem elektronischem Schalter 16 und Sendespule 19 kann auch als „Hochfrequenzgenerator” bezeichnet werden.
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Die beiden Anschlüsse der um den Ferritkernabschnitt 29 gewickelten Empfangsspule (Sekundärspule) 24 des Sekundärkreises 23 sind über eine Gleichrichterdiode 26, einen Widerstand 27 und mindestens eine Lichtquelle 28, beispielsweise LED-Lichtquelle, Lumineszenzfolie, miteinander verbunden. Wie vorstehend bereits erwähnt, kann je Beschriftungsfeld 6–8 mindestens eine Lichtquelle 28 vorgesehen sein, was in 15 gezeigt ist. Zur Energieversorgung dieser Lichtquellen 28 verlaufen elektrische Leitungen 9 an der Rückseite des Abdeckrahmens 5.
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Wie in 16 gezeigt, ist es alternativ auch möglich, lediglich eine einzige Lichtquelle 28 einzusetzen, wobei die erforderliche Einstrahlung von Licht in die Beschriftungsfelder 6–8 dann über biegsame Lichtwellenleiter 10 erfolgt, welche an der Rückseite des Abdeckrahmens 5 befestigt sind.
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Ein Resonanzkondensator 25 kann optional zwischen Empfangsspule 24 und Gleichrichterdiode 26 angeordnet sein. Bei Verwendung der Resonanzkondensatoren 18, 25 im Primärkreis 11 und im Sekundärkreis 23 werden zwei aufeinander abgestimmte Schwingkreise mit gleicher Resonanzfrequenz gebildet, was insbesondere bei höheren Frequenzen von Vorteil ist und den Wirkungsgrad der induktiven Energieübertragung erhöht.
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Wie bereits aus den vorstehenden Erläuterungen hervorgeht, wird die Führung des magnetischen Kreises mittels eines Ferritkerns realisiert, dessen magnetische Übertragungsfähigkeit den verwendeten Frequenzen angepasst ist. Durch die vorteilhafte Anordnung der einzelnen Ferritelemente wird die induktive Kopplung optimiert und es ergibt sich ein einziger, lediglich durch vier geringe Luftspalte unterbrochener Ferrit-Ringkern 35, welcher sowohl Sendespule 19 als auch Empfangsspule 24 trägt: Ferritkernabschnitt 20 mit Sendespule 19 – Luftspalt 36 – Ferritkernstück 32 des Verbindungsstücks 31 – Luftspalt 37 – Ferritkernabschnitt 29 mit Empfangsspule 24 – Luftspalt 38 – Ferritkernstück 33 des Verbindungsstücks 31 – Luftspalt 39 – Ferritkernabschnitt 20.
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Dieser einen geschlossenen magnetischen Kreis bildende Ferrit-Ringkern weist vorteilhaft nur geringe magnetische Streufelder auf, was von Vorteil hinsichtlich der EMV (elektromagnetischen Verträglichkeit) ist.
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Die Ferritkernstücke 32 und 33 in dem Verbindungsstück 31 dienen ausschließlich der Verkleinerung der Luftspalte im magnetischen Kreis. Bei Kombinationen aus Geräteeinsatz und Abdeckrahmen, in denen durch konstruktive Maßnahmen die Luftspalte ohne solche zusätzlichen Ferritkernstücke klein gehalten werden können (z. B. durch besondere Formgebung der Ferritkernabschnitte 20, 29), können natürlich die Ferritkernstücke 32, 33 sowie das Verbindungsstück 31 entfallen.
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Auch wenn die Baukomponenten des Primärkreises 11 der induktiven Energieübertragungseinrichtung bei den vorstehend erläuterten Ausführungsbeispielen in einem Steckdoseneinsatz angeordnet sind, ist es alternativ möglich, auch andere Geräteeinsätze hiermit zu bestücken, z. B. einen Schaltereinsatz oder einen Einsatz eines elektronischen Geräts (welches z. B. in Verbindung mit einem Bus betrieben wird). Wichtig, kostensparend und vorteilhaft ist es in jedem Fall, dass bei mehreren, in einem Mehrfach-Abdeckrahmen montierten Installationsgeräten stets nur ein Installationsgerät mit den Baukomponenten des Primärkreises zu bestücken ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- elektrisches Unterputz-Installationsgerät, hier Steckdose
- 2
- elektrisches Unterputz-Installationsgerät, hier Schalter
- 3
- Geräteeinsatz, hier Steckdoseneinsatz
- 4
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- 5
- Abdeckrahmen (Einfach-Abdeckrahmen oder MehrfachAbdeckrahmen, 2fach, 3fach, 4fach, 5fach)
- 6
- beleuchtetes Beschriftungsfeld
- 7
- beleuchtetes Beschriftungsfeld
- 8
- beleuchtetes Beschriftungsfeld
- 9
- elektrische Leitungen
- 10
- biegsame Lichtwellenleiter
- 11
- Primärkreis einer induktiven Energieübertragungsvorrichtung
- 12
- Netzanschlussklemmen
- 13
- Gleichrichterdiode
- 14
- Widerstand
- 15
- Stützkondensator
- 16
- elektronischer Schalter
- 17
- Steuer- und Regelschaltung
- 18
- Resonanzkondensator (optional)
- 19
- Sendespule
- 20
- U-förmiger Ferritkernabschnitt
- 21
- Abdeckung
- 22
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- 23
- Sekundärkreis einer induktiven Energieübertragungsvorrichtung
- 24
- Empfangsspule
- 25
- Resonanzkondensator (optional)
- 26
- Gleichtrichterdiode
- 27
- Widerstand
- 28
- Lichtquelle
- 29
- L-förmiger Ferritkernabschnitt
- 30
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- 31
- Verbindungsstück
- 32
- Ferritkernstück
- 33
- Ferritkernstück
- 34
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- 35
- Ferrit-Ringkern
- 36
- Luftspalt
- 37
- Luftspalt
- 38
- Luftspalt
- 39
- Luftspalt