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Adapter koppelt Baumarktsensoren an Installationsbusse (EIB)

(Deutsches Patent DE 197 42 525.9-09)

 

 

 

Problemstellung

Busförmige Verdrahtungssysteme sind in Industrie und privatem Wohnungsbau immer mehr verbreitet. Hersteller von Sensoren und Aktoren müssen eine Vielzahl von Bauformen liefern, um einen ausreichend großen Teil der Kunden beliefern zu können.

 

Zusammenfassung

Die Erfindung betrifft eine Schnittstelleneinrichtung zur Verbindung eines elektrischen Sensors oder Aktors (2) mit einem Bus-Verdrahtungssystem. Um den Platzbedarf und den Montageaufwand so gering wie möglich zu halten ist vorgesehen ,daß die Schnittstelleneinrichung (6) räumlich in einem innerhalb des Gehäuses (1) des Sensors oder Aktors (2) für dessen Spannungsversorgungsquelle vorgesehenen Raumbereich (3) angeordnet ist, wobei die elektrischen Ausgangssignalanschlüsse des Sensors/ Aktors (2) sowie dessen Spannungsversorgungsanschlüsse mit der Schnitt-stelleneinrichtung (6) verbunden sind. Für die Veröffentlichung ist vorgesehen Fig. 3.

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Detail-Information

SC/ar 97623 Schnittstelleneinrichtung

Die Erfindung betrifft eine Schnittstelleneinrichtung zur Verbindung eines elektrischen Sensors oder Aktors mit einem Bus-Verdrahtungssystem. Busförmige Verdrahtungssysteme, welche insbesondere als Netzwerke, Installationsbusse oder Feldbusse ausgeführt sind, zeichnen sich dadurch aus, daß zahlreiche zu einem gemeinsamen System (zum Beispiel einem Gebäude) gehörige Sensoren oder Aktoren durch ein einziges gemeisames Kabel miteinander verbunden sind. Die einzelnen Sensoren oder Aktoren, die zu dem Verdrahtungssystem gehören, benötigen einen als Schnittstelleneinrichtung fungierenden Adapter, um an ein solches Bus-System angeschlossen werden zu können.

Herkömmliche Schnittstelleneinrichtungen, die an sich in ihrer elektrischen Funktion bekannt sind, werden zumeist in räumlicher Nähe von dem mit ihnen zusammenwirkenden Sensor oder Aktor untergebracht, beispielsweise in Form von Hutschienen- oder Unterputzmontage. Die externe Montage erfordert jedoch nicht nur einen zusätzlichen Kostenaufwand sondern auch einen Platzbedarf. Darüber hinaus entsteht - sofern nicht eine Unterputzmontage erfolgt - ein oft störendes unschönes Aussehen.

Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Schnittstelleneinrichtung der eingangs genannten Art dahingehend weiterzuentwickeln, daß der Montageaufwand erleichtert wird. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Schnittstelleneinrichung räumlich in einem innerhalb des Gehäuses des Sensors oder Aktors für dessen Spannungsversorgungsquelle vorgesehenen Raumbereich angeordnet ist, wobei die elektrischen Ausgangssignalanschlüsse des Sensors/ Aktors sowie dessen Spannungsversorgungsanschlüsse mit der Schnittstelleneinrichtung verbunden sind. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß die Schnittstelleneinrichtung direkt im Gehäuse des Sensors bzw. Aktors untergebracht ist.

Die Erfindung macht dabei von der Idee Gebrauch, daß in jedem handelsüblichen Sensor bzw. Aktor ein Gehäusebereich vorgesehen ist, in dem normalerweise die Versorgungsbatterien angeordnet sind. Beim Anschluß des Sensors an das Bus-Verdrahtungssystem kann aber auf eine solche Spannungsversorgung verzichtet wer-den, da nicht nur die Signalanschlüsse des Sensors innerhalb des Gehäuses auf die Schnittstelleneinrichtung geführt sind sondern auch die externe Spannungsversorgung für den Sensor von der Schnittstelle aus geliefert wird. In dem dadurch gesparten Raumbereich kann die Schnittstelleneinrichtung somit vorteilhaft untergebracht werden, so daß kein zusätzlicher Platzbedarf anfällt. Der Aufwand zur Montage reduziert sich, da die Einheit aus Schnittstelleneinrichtung und Sensor/ Aktor gemeinsam an den vorgesehenen Platz eingesetzt werden kann und die ohnehin im Gehäuse des Sensors vorgesehene nach außen führenden Durchführung für die elektrische Verbindung zum Bus-Verdrahtungssystem genutzt werden kann.

Bevorzugter Einbauort für die Schnittstelleneinrichtung ist das Batteriefach. Dabei sind die Abmessungen der Schnittstelleneinrichtung vorteilhafterweise so begrenzt, daß sie nicht größer sind als die korrespondierenden Abmessungen der ins Batteriefach einzulegenden Batterien. Im Falle einer Blockbatterie sollte die Schnittstellen-einrichtung daher nicht größer sein als das räumliche Format der Blockbatterie. In einer konkreten Ausgestaltung kann die Schnittstelleneinrichtung identische Abmessungen aufweisen wie eine Blockbatterie, jedoch zusätzliche Anschlußkabel zur Verbindung mit den Ausgangsanschlüssen des Sensors/ Aktors tragen. Eine bevorzugte besondere Ausführungsform kann darin gesehen werden, daß die Schnittstelleneinrichtung so klein ist, daß sie nicht über die Abmessungen einer Mignonzelle hinausgeht. Dann ist ein Einbau auch in solche Sensoren/ Aktoren möglich, die nur von einer einzigen Mignonzelle (mit einer Betriebsspannung von 1,5V) versorgt wird.

Wenn Mittel vorgesehen sind, um die Höhe die Versorgungsspannung einzustellen, ergibt sich eine größere Vielfalt im Einsatz der Schnittstelleneinrichtung je nach verwendeter Batterie.

Eine besonders in der Praxis bevorzugte Ausführungsform sieht vor, daß die Schnittstelleneinrichtung vorgeformte Kontaktflächen aufweist, welche formschlüssig oder kraftschlüssig mit den vorhandenen Batterieanschlußklemmen im Batteriefach des Sensors oder Aktors zur Herstellung eines elektrischen Kontaktes verbindbar sind. Hierdurch wird gewährleistet, daß die Schnittstelleneinrichtung ohne weitere Anschluß- oder Haltemittel direkt in das vorhandene Batteriefach eingesetzt wird. Die Kontaktierung ist nur noch in Bezug auf die Ausgangssignalanschlüsse erforderlich. Auf die zusätzliche Kontaktierung der Ausgangsanschlüsse kann verzichtet werden, wenn weitere vorgeformte Kontaktflächen vorgesehen sind, mit denen die Schnittstelleneinrichtung an die Ausgangssignalanschlüsse des Sensors/ Aktors ankoppelbar ist, wobei die Ausgangssignalanschlüsse über zusätzliche Kontaktmittel in das Batteriefach geführt sind.

Für solche Batteriefächer, in denen mehr als eine Batterie untergebracht wird, ergibt sich eine bevorzugte Ausgestaltung dadurch, daß die beiden äußeren für die Serienschaltung der mindestens zwei Batterien vorgesehenen Anschlußpunkte als Spannungsversorgungsanschlüsse und der mindestens eine dazwischenliegende Anschlußpunkt als Signalanschluß der Schnittstelleneinrichtung dient, welcher insbesondere über hochohmige Ankoppelmittel mit dem mindestens einen Ausgangsanschluß des Sensors/ Aktors verbunden ist. Wenn die Batterien aus dem Batteriefach herausgenommen werden, sind diejenigen Batteriekontakte ohne Funktion, die nicht an den beiden Enden der Serienschaltung liegen. Diese können daher erfindungsgemäß vorteilhaft für die Signalanschlußkontaktierung verwendet werden, so daß keine zusätzlichen Kontakte für die Ausgangssignalanschlüsse des Sensors/ Aktors erforderlich sind. Für eine solche alternative Nutzung der zwischen-liegenden Batteriekontakte ist es vorteilhaft, wenn die Ausgangssignale des Sensors/ Aktors hochohmig an diese Kontakte angekoppelt sind.

Alternativ dazu können aber auch solche Ankopplungsmittel vorgesehen sein, mittels denen automatisch erkennbar ist, ob ein Betrieb mit Batterien, also ein herkömmlicher Betrieb, oder ein erfindungsgemäßer Betrieb mit im Batteriefach eingesetzter Schnittstelleneinrichtung vorliegt. Zwischen diesen beiden Betriebsarten kann entweder manuell umgeschaltet werden oder durch einen beim Einsetzen der Schnittstelleneinrichtung betätigten Kontakt, beispielsweise durch Auswertung von Lichteffekten, magnetischen Effekten oder elektrischen Effekten. Im Falle der Betriebsart „Batterien eingesetzt" werden alle oder nur die benutzten mittleren Batteriekontakte hochohmig geschaltet und dienen dann lediglich zur Herstellung der Serienschaltung der Batterien. Im Falle der Betriebsart „Schnittstelleneinrichtung eingesetzt" können alle oder ein Teil der mittleren Batteriekontakte zur Verbindung „Aktor/ Sensor zur Schnittstelleneinrichtung" genutzt werden.

Weitere bevorzugte Ausführungsformen gehen aus den weiteren Unteransprüchen hervor. Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert.

Dabei zeigen: Fig. 1 eine Draufsicht auf ein Gehäuse eines elektrischen Sensors, nämlich eines Bewegungsmelders, mit eingebauter Schnittstelleneinrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung, Fig. 2 das Gehäuse nach Fig. 1 im seitlichen Schnitt, Fig. 3 das Gehäuse von Fig. 1 in Rückansicht mit geöffnetem Batteriefachdeckel, Fig. 4 das Gehäuse nach Fig. 1 jedoch mit verschlossenem Batteriefachdeckel, Fig. 5 eine Darstellung zu einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung, Fig. 6 eine Darstellung zu einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung.

In Fig. 1 ist ein Gehäuse 1 dargestellt, welches in einem Gehäuseausschnitt einen elektrischen Sensor in Form eines Bewegungsmelders 2 beinhaltet. Ein solches Gehäuse für einen Bewegungsmelder ist aus der Praxis bekannt. Auf der Rückseite des Gehäuses befindet sich, wie in den Figuren 2 und 3 dargestellt, ein Batteriefach 3, welches durch einen abnehmbaren Deckel 4 begrenzt ist. In diesem Gehäuse 3 befinden sich im Normalbetrieb des Sensors 2 übliche Standardbatterien, wie 9V-Blockbatterien oder mehrere 1,5V-Mignonzellen. Nach der erfindungsgemäßen Lösung befindet sich im Batteriefach 3 jedoch anstelle der Batterien eine Schnittstel-leneinrichtung 6.

Die in Fig. 2 dargestellte Schnittstelleneinrichtung 6 nach dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung weist einerseits Anschlüsse 6a für das Ausgangssignal des Sensors 2 oder andererseits Spannungsversorgungsanschlüsse 6c zur Versorgung des Sensors 2 mit seiner Betriebsspannung auf und andererseits eine Anschlußleiste 6b, mit der die Schnittstelleneinrichtung 6 mit dem Anschlußbus des nachgeordneten Bus-Verdrahtungssystems verbunden ist. Auf der Oberseite der Schnittstelleneinrichtung 6 befindet sich auch ein Anzeigeelement 11, welches durch eine hierzu vorgesehene Öffnung 9 im Batteriefachdeckel 4 von außen beobachtet werden kann. Die Anschlußkontakte 6c der Schnittstelleneinrichung 6 sind so geformt, daß die Schnittstelle 6 direkt in die vorgesehenen Anschlußkontakte 5 im Batteriefach 3 einge-setzt werden kann, ohne daß zusätzliche Verdrahtungsmaß-nahmen erforderlich sind. Es sind dann lediglich noch die Ausgangsanschlüsse des Sensors 2 mit den Anschlußpunkten 6c zu verbinden, welches durch die im Gehäuse vorgesehene Öffnung 7 erfolgen kann. Die auf Seiten des Bus-Verdrahtungssystems erforderlichen elektrischen Leitungen werden durch eine weitere Öffnung 8 aus dem Gehäuse 1 herausgeführt. Auf der Schnittstelleneinrichtung 6 befinden sich nicht dargestellte Mittel, um die Größe der Versorgungsspannung am Ausgang 6c so einzustellen, daß diese der Nennaus-gangsspannung der (herausgenommenen) Batterien ent-spricht. Der besondere Einsatzbereich der Erfindung ist darin zu sehen, daß herkömmliche, d.h. als Massenzukaufteile vor-handene Sensoren oder Aktoren, wie Bewegungsmelder, Däm-merungsschalter oder Betätigungseinrichtungen für Schließeinrichtungen, in einfacher Weise an ein Bus-Verdrahtungssystem angeschlossen werden können. Sämtliche zu dem Bus-Verdrahtungssystem gehörigen Sensoren oder Ak-toren werden in der gleichen Weise mit jeweils einer Schnittstelleneinrichtung 6 ausgerüstet, so daß einer-seits eine einheitliche Spannungsversorgung aller Senso-ren/ Aktoren ermöglicht wird und andererseits die von den Sensoren/ Aktoren gelieferten Ausgangssignale in Form von digitalen Daten über den Datenbus des Bus-Verdrahtungssystems ausgetauscht und weiter verarbeitet werden können. Ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Fig. 5 dargestellt: Die Schnittstelleneinrichtung 6 weist die Form einer Mignonbatterie auf. Sie trägt an den auch bei einer Mignonbatterie vorgesehenen Anschlußflächen Kontakte als Spannungsversorgungsanschlüsse 6c auf, so daß der Sensor/ Aktor über die Schnittstelleneinrichtung mit Spannung versorgt werden kann. Zusätzlich sind weitere Kontakte 11 vorgesehen, die als Zuführungskontakte zu den Ausgangs-signalanschlüssen des Sensors/ Aktors dienen. Dazu sind die Ausgangssignalanschlüsse des Sensors/ Aktors an nicht dargestellte Kontaktmittel geführt, die mit den weiteren Anschlußkontakten 11 beim Einsetzen der Schnittstellen-einrichtung in Verbindung treten. Ein solches Produkt ist dabei sehr universell einsetzbar, da im Normalfall (Batteriebetrieb) übliche Batterien eingesetzt werden, die keinen Kontakt zu den Zuführungskontakten der Aus-gangssingalanschlüsse des Sensors/ Aktors aufweisen. Im Falle des Anschlusses eines Datenbusses wird statt der Batterie die Schnittstelleneinrichtung eingesetzt und die entsprechenden Kontakte zur Spannungsversorgung bzw. zur Verbindung mit den Ausgangssignalanschlüssen hergestellt. Der Einbau einer solchen Schnittstelleneinrichtung zeich-net sich durch besondere Einfachheit aus, da auch der Hersteller des Sensors/ Aktors lediglich zusätzliche Kon-takte vorsehen muß, so daß sich der Vorteil einer wesent-lich universelleren Einsetzbarkeit des Sensors/ Aktors ergibt. Anstelle der im Ausführungsbeispiel dargestellten Mignon-batterie lassen sich alle anderen gängigen Batterie-Typen entsprechend einsetzen. Fig. 6 zeigt eine Skizze zur Veranschaulichung eines dritten Ausführungsbeispiels der Erfindung. Dieses be-zieht sich auf solche Sensoren/ Aktoren, bei denen minde-stens zwei Batterien im Batteriefach eingesetzt werden. Diese sind üblicherweise in Serienschaltung angeordnet, wie dies in Fig. 6 anhand der dort dargestellten vier Batterien B veranschaulicht ist. Die Modifikation gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung sieht nun vor, daß nur die beiden außenlie-genden Kontakte der Serienschaltung für die Spannungsver-sorgung verwendet werden, wenn statt der Batterien die erfindungsge!mäße Schnittstelleneinrichtung eingesetzt ist. Das bedeutet, daß nur die beiden äußeren Kontakte mit den Spannungsversorgungsanschlüssen 6c der Schnitt-stelleneinrichtung verbunden sind und die dazwischenlie-genden Kontakte diesbezüglich frei genutzt werden können. In Fig. 6 ist dargestellt, daß einer dieser Kontakte über eine hochohmige Ankopplung 11 einen Anschluß 6a für das Ausgangssignal des Sensors/ Aktors bildet. Zweckmäßiger-weise werden allerdings zwei Ausgangssignale des Sensors/ Aktors hochohmig an zwei solche Kontakte angekoppelt. Die hochohmigen Ankopplungsmittel 11 sind dabei im Sen-sor/ Aktor fest vorgesehen, da diese beim reinen Batte-riebetrieb des Sensors/ Aktors aufgrund der Hochohmigkeit nicht stören. Beim Ersetzen der Batterien durch die er-findungsgemäße Schnittstelleneinrichtung dient diese Ein-kopplung dann als Kontakt für die Signalübermittlung vom Alarmausgang des Sensors/ Aktors. Zur Unterscheidung zwischen den beiden Betriebsarten des Sensors/ Aktors „Batteriebetrieb" oder „Schnittstellenbetrieb" können entweder manuelle oder au-tomatische Umschaltmittel vorgesehen sein. Beispielswei-se! können im Fall „Batteriebetrieb" alle oder nur die benutzten mittleren Batteriekontakte hochohmig geschaltet werden und dienen dann lediglich zur Herstellung der Se-rienschaltung der Batterien. Im anderen Betriebsfall „Schnittstelleneinrichtung eingesetzt" können alle oder ein Teil der mittleren Batteriekontakte zur Verbindung zur Schnittstelleneinrichtung genutzt werden.

PATENTANSPRÜCHE

1. Schnittstelleneinrichtung zur Verbindung eines elek-trischen Sensors oder Aktors (2) mit einem Bus-Verdrahtungssystem, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Schnittstelleneinrichung (6) räumlich in einem innerhalb des Gehäuses (1) des Sensors oder Aktors (2) für dessen Spannungsversorgungsquelle vorgesehenen Raumbereich (3) angeordnet ist, wobei die elektrischen Ausgangssignalan-schlüsse des Sensors/ Aktors (2) sowie dessen Spannungs-versorgungsanschlüsse mit der Schnittstelleneinrichtung (6) verbunden sind.

2. Schnittstelleneinrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der vorgesehene Raumbereich ein Batteriefach (3) ist.

3. Schnittstelleneinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Schnittstelleneinrichtung (6) in ihrer Baugröße auf die Abmessungen einer 9V-Blockbatterie begrenzt ist.

4. Schnittstelleneinrichtung nach einem der vorherge-henden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Schnittstelleneinrichtung (6) in ihrer Baugröße auf die Abmessungen einer 1,5V-Mignonzelle begrenzt ist.

5. Schnittstelleneinrichtung nach einem der vorherge-henden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Schnittstelleneinrichtung (6) vorgeformte Kontaktflächen (6c) aufweist, welche formschlüssig oder kraftschlüssig mit den vorhandenen Batterieanschlußklemmen im Batterie-fach des Sensors oder Aktors (2) zur Herstellung eines elektrischen Kontaktes verbindbar sind.

6. Schnittstelleneinrichtung nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß weitere vorgeformte Kontaktflächen (11) vorgesehen sind, mit de-nen die Schnittstelleneinrichtung (6) an die Ausgangssig-nalanschlüsse des Sensors/ Aktors (2) ankoppelbar ist, wobei die Ausgangssignalanschlüsse über zusätzliche Kon-taktmittel in das Batteriefach (3) geführt sind.

7. Schnittstelleneinrichtung nach Anspruch 5 oder 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß im Fal-le von mindestens zwei in Serie geschalteten Batterien die beiden äußeren für die Anschlußpunkte der Serien-schaltung als Spannungsversorgungsanschlüsse und der mindestens eine dazwischenliegende Anschlußpunkt als Signalanschluß für die Schnittstelleneinrichtung (6) dient, welcher insbesondere über hochohmige Ankoppelmittel mit dem mindestens einen Ausgangsanschluß des Sen-sors/ Aktors (2) verbunden ist.

8. Schnittstelleneinrichtung nach einem der vorherge-henden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Schnittstelleneinrichtung (6) Bedien- oder Anzeigeelemen-te (10) trägt, welche manuell oder visuell von außerhalb des Gehäuses zugänglich sind.

9. Schnittstelleneinrichtung nach Anspruch 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß in der Batteriefachabdeckung (4) eine Öffnung (9) vorgesehen ist.

10. Schnittstelleneinrichtung nach Anspruch 8 oder 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Ge-häuse (1) eine weitere Öffnung (8) aufweist, durch die die Anschlußleitungen von der Schnittstelleneinrichtung zum Bus-Verdrahtungssystem geführt sind.

11. Schnittstelleneinrichtung nach einem der vorherge-henden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Schnittstelleneinrichtung (6) Mittel aufweist, mittels denen die Höhe der dem Sensor oder Aktor (2) zur Verfü-gung gestellten Versorgungsspannung einstellbar ist, ins-besondere in Spannungsfestwerten von 1,5;3;4,5;9V.

12. Schnittstelleneinrichtung nach einem der vorherge-henden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Sensor ein Dämmerungsschalter ist.

13. Schnittstelleneinrichtung nach einem der vorherge-henden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Sensor ein Bewegungsmelder ist.

14. Schnittstelleneinrichtung nach einem der vorherge-henden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Ak-tor eine Betätigungseinrichtung für eine Schließeinrichung ist.

 

 

 

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