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EP 2 174 326 B1 |
(12) |
EUROPÄISCHE PATENTSCHRIFT |
(45) |
Hinweis auf die Patenterteilung: |
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20.06.2012 Patentblatt 2012/25 |
(22) |
Anmeldetag: 09.07.2008 |
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(51) |
Internationale Patentklassifikation (IPC):
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(86) |
Internationale Anmeldenummer: |
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PCT/EP2008/005568 |
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Internationale Veröffentlichungsnummer: |
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WO 2009/015745 (05.02.2009 Gazette 2009/06) |
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(54) |
INDUKTIVER STECKVERBINDUNGSÜBERTRAGER
INDUCTIVE PLUG-TYPE CONNECTION TRANSFORMER
TRANSMETTEUR INDUCTIF À LIAISON ENFICHABLE
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(84) |
Benannte Vertragsstaaten: |
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AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MT NL NO PL
PT RO SE SI SK TR |
(30) |
Priorität: |
02.08.2007 DE 102007036626
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(43) |
Veröffentlichungstag der Anmeldung: |
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14.04.2010 Patentblatt 2010/15 |
(73) |
Patentinhaber: Knick Elektronische Messgeräte GmbH & Co. KG |
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14163 Berlin (DE) |
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(72) |
Erfinder: |
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- BIESE, Olaf
12167 Berlin (DE)
- BACHUS, Klaus
12163 Berlin (DE)
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(74) |
Vertreter: Hübner, Gerd |
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Rau, Schneck & Hübner
Patentanwälte
Königstrasse 2 90402 Nürnberg 90402 Nürnberg (DE) |
(56) |
Entgegenhaltungen: :
WO-A-2004/047127 DE-A1- 10 130 615
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DE-A1- 2 732 626 US-A- 4 038 625
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Anmerkung: Innerhalb von neun Monaten nach der Bekanntmachung des Hinweises auf die
Erteilung des europäischen Patents kann jedermann beim Europäischen Patentamt gegen
das erteilte europäischen Patent Einspruch einlegen. Der Einspruch ist schriftlich
einzureichen und zu begründen. Er gilt erst als eingelegt, wenn die Einspruchsgebühr
entrichtet worden ist. (Art. 99(1) Europäisches Patentübereinkommen). |
[0001] Die Erfindung betrifft einen induktiven Steckverbindungsübertrager mit den im Oberbegriff
des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmalen.
[0002] Ein derartiger Steckverbindungsübertrager ist beispielsweise aus der
WO 2004/047127 A1 oder
US 4 038 625 A bekannt. Üblicherweise umfasst ein solcher Steckverbindungsübertrager, wie er für
die kontaktlose Übertragung von Daten- oder Energieversorgungssignalen über eine Steckkupplung
bestehend aus einem Stecker- und Buchsenteil eingesetzt wird, einerseits eine Primärspule
mit einer axialen Wicklungslänge d2, die auf einem Kern aus ferromagnetischem Material
mit der Axiallänge d1 - im Folgenden kurz "Ferritkern" bezeichnet - sitzt.
[0003] Andererseits ist der bekannte Steckverbindungsübertrager mit einer Sekundärspule
mit einer axialen Wicklungslänge d3 versehen. In die Aufnahmeöffnung dieser Sekundärspule
ist die Ferritkern-Primärspulen-Einheit radial symmetrisch und axial in eine Übertragungs-Sollposition
einschiebbar. In dieser ragt der Ferritkern mit seinem durch die Sekundärspule hindurchgesteckten,
freien Ende über die Sekundärspule axial hinaus.
[0004] Kennzeichnend für den Stand der Technik ist die Auslegung der Abmessungen und der
Lage der beiden Wicklungen der Primär- und Sekundärspulen zueinander und zum Ferritkern.
Um nämlich eine möglichst hohe induktive Kopplung k der beiden Spulen im Sinne eines
Transformators zu erreichen, taucht der Ferritkern axial und radial symmetrisch in
die Sekundärspule ein. Für die hier betrachtete axiale Position heißt dies, dass im
zusammengesteckten Zustand, also in der Übertragungs-Sollposition, der Abstand jedes
Endes des Ferritkerns zum jeweils benachbarten Ende der Sekundärwicklung gleich ist.
Ebenfalls gemäß dem oben angegebenen Stand der Technik ist es üblich, zur Maximierung
der induktiven Kopplung k die Längen der beiden Spulen gleich zu wählen, also gilt
d2= d3. Außerdem ist es üblich, die Länge des Ferritkerns gleich oder größer als die
Länge der Sekundärspule, also d1≥ d3 zu wählen.
[0005] Wird nun die Primärspule um eine bestimmte Distanz aus der Übertragungs-Sollposition
heraus bewegt, so ergibt sich eine relative Änderung des induktiven Kopplungsfaktors
k um einen Betrag dk : dk= |(k1-k2 )|/k1 mit k1= induktiver Kopplungsfaktor in der
Übertragungs-Sollposition und k2= induktiver Kopplungsfaktor an der verschobenen Position.
Da der Kopplungsfaktor relativ stark von den Symmetrieverhältnissen innerhalb der
Übertragungsstrecke abhängt, ergeben sich bereits durch geringfügige Verschiebungen
der Ferritkern-Primärspulen-Einheit zur Sekundärspule vergleichsweise große Änderungen
im Kopplungsfaktor. Dies bedeutet für die Praxis, dass der induktive Steckverbindungsübertrager
in seiner Übertragungsqualität stark von der möglichst genauen Positionierung der
Ferritkern-Primärspulen-Einheit innerhalb der Sekundärspule abhängig ist. Unter praktischen
Gesichtspunkten wäre eine geringere Empfindlichkeit des Steckverbindungsübertragers
gegenüber Abweichungen der Positionen der beiden Steckverbindungskomponenten unter
verschiedenen Aspekten wünschenswert. So könnte die Fertigungsgenauigkeit der Steckverbindungskomponenten
weniger kritisch ausgelegt werden. Ferner sind derartige Steckverbindungen im rauen
Industriealltag Verschmutzungen und Ablagerungen unterworfen, die eine exakte Positionierung
der Steckverbindungskomponenten verhindern können. Auch für diesen Fall soll der Übertrager
noch mit einem befriedigenden Kopplungsfaktor arbeiten können. Ausgehend von dieser
Problematik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen induktiven Steckverbindungsübertrager
anzugeben, dessen Kopplungsfaktor weniger empfindlich gegenüber einer Abweichung der
Relativpositionen der einzelnen Komponenten des Übertragers von einer Sollposition
zueinander ist.
[0006] Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichnungsteil des Anspruches 1 angegebenen Merkmale
gelöst. Der induktive Steckverbindungsübertrager ist folglich charakterisiert durch
- gestaffelte Axiallängen von Ferritkern, Primär- und Sekundärspule gemäß der Beziehung
d1 > d3 > d2,
- eine axial asymmetrisch verschobene Positionierung der Primärspule auf dem Ferritkern
in Richtung zu dessen freien Ende hin, und
- eine Positionierung der Primärspule in der Übertragungs-Sollposition innerhalb der
Sekundärspule derart, dass die Primärspule auf einer Teillänge axial über die Sekundärspule
um einen Überstand d4 < d2 hinausragt.
[0007] Die Erfindung beruht im Wesentlichen auf einer geschickten asymmetrischen Positionierung
der einzelnen Übertragerkomponenten zueinander der Art, dass eine Verschiebung der
Ferritkern-Primärspulen-Einheit in der Sekundärspule deutlich geringere Auswirkungen
auf den Kopplungsfaktor hat. Dabei werden Einbußen beim maximal möglichen Kopplungsfaktor
bewusst in Kauf genommen.
Das Prinzip lässt sich wie folgt umreißen:
[0008] Im Gegensatz zum Stand der Technik, liegt die Primärwicklung nicht axial symmetrisch
zu dem Ferritkern, sondern einseitig zu demjenigen Ende des Ferritkerns hin verschoben,
das beim Zusammenstecken des induktiven Steckverbindungsübertragers in Steckrichtung
zuerst in die Sekundärspule eintaucht. Die Primärwicklung ist dabei so weit zu diesem
freien Ende des Ferritkerns hin verschoben, dass sich der oben erwähnte Überstand
d4 ergibt. Das heißt, die Primärwicklung ragt in axialer Richtung über die Sekundärwicklung
um den Betrag d4 hinaus, wenn die Übertragungs-Sollposition erreicht ist.
[0009] Wird die Ferritkern-Primärspulen-Einheit nun ausgehend von dieser Position entgegen
der Steckrichtung aus der Sekundärspule herausgezogen, so bewegt sich die Primärwicklung
in die Sekundärwicklung hinein, ohne diese am anderen Ende wieder zu verlassen. Da
die Primärwicklung vorher einen Überstand zur Sekundärwicklung besaß, nun aber voll
innerhalb der Sekundärwicklung liegt, ist die induktive Kopplung zwischen den Spulen
aufgrund des nun geringeren räumlichen Abstands größer geworden. Gleichzeitig wird
die Position des Ferritkerns aus der symmetrischen Lage zur Sekundärwicklung in eine
unsymmetrische Position verschoben. Dadurch verringert sich aber die induktive Kopplung
zwischen den beiden Spulen. Durch diese beiden gegenläufigen Effekte wird eine Kompensationswirkung
erreicht. Die relative Änderung des induktiven Kopplungsfaktors k um den Betrag dk
mit dk= (k1-k2)/ k1 ist bei der Verschiebung um einen bestimmten Weg deutlich kleiner
als beim induktiven Steckverbinder nach dem Stand der Technik, wenn dort der gleiche
relative Verschiebeweg der Spulen aus der Überragungs-Sollposition durchgeführt wird.
[0010] Die Erfindung betrifft ferner eine Sensoreinrichtung, an die der Steckverbindungsübertrager
direkt angebunden ist.
[0011] In den abhängigen Ansprüchen sind bevorzugte Weiterbildungen des Steckverbindungsübertragers
angegeben, deren Merkmale, Einzelheiten und Vorteile zur Vermeidung von Wiederholungen
in der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung anhand der
beigefügten Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigen:
- Fig. 1
- eine schematische Seitenansicht eines Steckverbindungsübertragers mit Ferritkern-Primärspulen-Einheit
und Sekundärspule in voneinander getrenntem Zustand, jedoch mit einer axialen Zuordnung
entsprechend der Übertragungs-Sollposition,
- Fig. 2
- eine schematische Axialansicht eines Steckverbindungsübertragers in zusammengestecktem
Zustand,
- Fig. 3
- ein Wicklungsschema für die Primär- und Sekundärspule mit einer Aufteilung der Sekundärspule
in zwei Teilwicklungen,
- Fig. 4
- ein Wicklungsschema analog Fig. 3 in einer weiteren Ausführungsform für die Sekundärspule,
und
- Fig. 5
- einen ausschnittsweisen Axialschnitt durch eine physikalischchemischen Sensoreinrichtung
mit direkt angeflanschtem Steckverbindungsübertrager.
[0012] Wie aus Figur 1 deutlich wird, besteht die Primärspule 1 aus einer ein- oder vorzugsweise
mehrlagigen Wicklung 2 der Axiallänge d2 aus einem isolierten Draht oder einer isolierten
Litze. Die Primärspule 1 sitzt axial asymmetrisch auf dem Ferritkern 3 in einer zu
dessen freien Ende 4 hin verschobenen Position. Wie ferner aus Figur 1 hervorgeht,
wird der Ferritkern 3 von einem Spulenhaltekörper 5 gehalten, der auch die beiden
elektrischen Anschlüsse 6, 7 für die Anschlussenden 8, 9 der Wicklung 2 trägt.
[0013] Für die Einfassung der Wicklung 2 wird im Übrigen üblicherweise ein Spulenkörper
10 verwendet, in dessen zentralem Hohlraum dann der Ferritkern 3 sitzt. Alternativ
dazu kann die ein- oder vorzugsweise mehrlagige Wicklung 2 auch direkt auf den Ferritkern
3 aufgebracht sein. Primärspule 1 und Ferritkern 3 sind fest miteinander verbunden.
[0014] Die Sekundärspule 11, wie sie in Figur 1 und 2 gezeigt ist, weist in ihrer Grundkonfiguration
eine ein- oder vorzugsweise mehrlagige Wicklung 12 auf, die auf einem entsprechenden
Spulenkörper 13 gewickelt ist. Letzterer ist ebenfalls mit einem Spulenhaltekörper
14 verbunden, der die Anschlüsse 15, 16 für die Anschlussenden 17, 18 der Wicklung
12 trägt.
[0015] Grundsätzlich kann die Wicklung 12 der Sekundärspule 11 mehrlagig über die axiale
Wicklungslänge d3 durchgehend gewickelt sein. Bevorzugtermaßen ist die Sekundärwicklung
12 jedoch in zwei Teilwicklungen 12.1, 12.2 durch einen in Axialrichtung A mittig
angeordneten, ringförmig umlaufenden Trennsteg 19 geteilt. Ein entsprechendes Wicklungsschema
ergibt sich aus Fig. 3, das vereinfacht wiedergibt, dass beispielsweise zuerst die
Teilwicklung 12.1 als mehrlagige Wicklung auf der einen Seite des Trennsteges 19 angelegt,
dann die Wicklung über den Trennsteg 19 geführt und die zweite Teilwicklung als mehrlagige
Wicklung angelegt werden. Die beiden Teilwicklungen 12.1, 12.2 werden dabei elektrisch
miteinander so verbunden, dass bei Einspeisung eines Stromes die Windungen der Wicklungen
12.1, 12.2 gleichsinnige Teilmagnetfelder erzeugen würden. Die Feldlinien der beiden
Spulen würden also in die gleiche Richtung zeigen und sich gegenseitig verstärken.
Die gleichsinnige Durchflutung bei einer Einspeisung eines Stromes lässt sich dabei
erreichen, indem die Teilwicklungen 12.1, 12.2 passend entweder in Serie oder parallel
elektrisch verschaltet werden.
[0016] Die grundsätzliche Zuordnung von Primärspule 1, Ferritkern 3 und Sekundärspule 11
zueinander wird nun anhand von Figur 1 erläutert. So gilt für die Axiallängen d1,
d2, d3 von Ferritkern 3, Primärspule 1 und Sekundärspule 11 die Beziehung d1 > d3
> d2. Die jeweiligen Längen können beispielsweise um den Faktor 1,5 bis 2,5 differieren,
d.h. der Ferritkern ist etwa doppelt so lang wie die Sekundärspule, diese wiederum
etwa doppelt so lang wie die Primärspule.
[0017] Wie aus Figur 1 ferner deutlich wird, wird die Ferritkern-Primärspulen-Einheit 1,
3 so weit in diese Sekundärspule 11 eingeschoben, bis der Ferritkern 3 mit seinem
freien Ende 4 in der Position P1 bezüglich der Sekundärspule 11 sitzt. Dabei ist durch
die asymmetrische Positionierung der Primärspule 1 auf dem Ferritkern 3 dafür gesorgt,
dass die Primärwicklung 2 um den Überstand d4 über den in Einschubrichtung S weisenden
Rand 21 der Sekundärwicklung 12 hinaussteht. Der Ferritkern 3 mit seiner Axiallänge
d1 sitzt wiederum axial symmetrisch bezogen auf die Axiallänge d3 der Sekundärwicklung
12.
[0018] Wie oben bereits kurz erläutert, wird bei einem Herausziehen der Ferritkern-Primärspulen-Einheit
1, 3 aus der Sekundärspule 11 beispielsweise um einen Weg D2 in eine Position P2 des
freien Endes 4 des Ferritkerns zum einen die Primärwicklung 2 in die Sekundärwicklung
12 hineinbewegt, ohne dass die Primärwicklung 1 am anderen Ende wieder aus der Sekundärspule
11 heraustritt. Da die Primärwicklung 2 den Überstand d4 zur Sekundärwicklung 12 besaß,
nun aber voll innerhalb der Sekundärwicklung 12 liegt, ist die induktive Kopplung
zwischen den beiden Wicklungen 2, 12 aufgrund des nun geringeren räumlichen Abstandes
größer geworden. Gleichzeitig hat sich die Position des Ferritkerns 3 aus der symmetrischen
Lage zur Sekundärwicklung 12 in eine unsymmetrische Position verschoben. Dadurch verringert
sich die induktive Kopplung zwischen Primärwicklung 2 und Sekundärwicklung 12. Durch
diese beiden gegenläufigen Effekte wird eine Kompensationswirkung erreicht, so dass
die relative Änderung des induktiven Kopplungsfaktors zwischen den beiden Wicklungen
2, 12 bei der Verschiebung um den Weg D2 deutlich kleiner als bei einem induktiven
Steckverbindungsübertrager nach dem Stand der Technik bei gleichem Verschiebeweg ist.
[0019] In Figur 4 ist schließlich eine weitere bevorzugte Ausführungsform für die Bewicklung
der Sekundärspule 11 dargestellt. Diese geht aus von der aus zwei Teilwicklungen 12.1,
12.2 bestehenden Sekundärspule gemäß Figur 3, wobei jedoch die Teilwicklungen 12.1,
12.2 durch eine durchgehende Basiswicklung 22 unterlegt sind. Diese Wicklungskonfiguration
kann trotz des Trennsteges 19 dadurch erzeugt werden, dass beim Wickeln eine erste
durchgängige Lage des Spulendrahtes über den Trennsteg 19 hinweg entlang der Gesamtlänge
d3 der Sekundärspule 11 gelegt wird. Anschließend wird eine der beiden Teilwicklungen
12.1 oder 12.2 mit der gewünschten Windungszahl gewickelt, dann der Wickeldraht über
den Trennsteg 19 hinweg geführt und dort die zweite Teilwicklung 12.2 oder 12.1 in
der gewünschten Windungszahl aufgebracht. Bei beiden Teilwicklungen 12.1, 12.2 können
unterschiedliche Windungszahlen verwendet werden. Auch können mehr als zwei Teilwicklungen
vorgesehen sein.
[0020] Abschließend ist festzuhalten, dass die Wicklungen 2, 12, 12.1, 12.2 sowie eine etwaige
durchgehende Basiswicklung 22 aus einem isolierten Draht oder einer isolierten Litze
bestehen können. Statt der Verwendung eines Spulenkörpers 10, 13 können die Wicklungen
2, 12, 12.1, 12.2 sowie eine etwaige durchgehende Basiswicklung 22 auch freitragend
als sogenannte "Backlackspulen" aufgebaut sein.
[0021] Wie aus Fig. 5 deutlich wird, kann der Steckverbindungsübertrager mit seiner Sekundärspule
11 in einem Buchsenteil 25 eines als Ganzes mit 26 bezeichneten Steckverbinders untergebracht
sein. Die Ferritkern-Primärspulen-Einheit 1, 3 sitzt in einem entsprechenden Steckerteil
27 des Steckverbinders 26, das vom Buchsenteil 25 abziehbar ist. Die mechanische Verbindung
zwischen Buchsen- und Steckerteil 25, 27 wird über einen gegen diese beiden Teile
durch Ringdichtungen 28, 29 abgedichteten Überwurfring 30 gewährleistet. Die mechanische
Ausbildung dieses Steckverbinders 26 ist im Übrigen Gegenstand der älteren deutschen
Patentanmeldung
10 2006 022 713 der Anmelderin.
[0022] Der Steckverbinder 26 mit dem integrierten Steckverbindungsübertrager gemäß der vorliegenden
Erfindung dient zur mess- und energietechnischen Anbindung einer Sensoreinrichtung
zur Messung eines chemischen oder physikalischen Messparameters. Im vorliegenden Falle
ist ein pH-Messsensor 31 ausschnittsweise gezeigt, mit dem fest ein Sensorkopf 32
verbunden ist. Darin ist eine nicht näher dargestellte Schaltung 33 zur Aufbereitung
der vom pH-Messsensor 31 über eine Signalleitung 34 herangeführten pH-Messsignale
untergebracht. Direkt am Sensorkopf 32 ist das Buchsenteil 25 des Steckverbinders
26 mit der Sekundärspule 11 des erfindungsgemäßen Steckverbindungsübertragers angebunden.
[0023] Das Steckerteil 27 mit der Ferritkern-Primärspulen-Einheit 1, 3 ist ebenfalls mit
einer Schaltung 35 versehen, mittels derer einerseits Steuer- und Energieversorgungssignale,
die über die Übertragungsleitung 36 von einer übergeordneten Einheit, wie beispielsweise
einem Feldgerät herangeführt werden, zur Übertragung via Steckverbindungsübertrager
aufbereitet werden. In der Schaltung 33 im Sensorkopf 32 werden entsprechend die Messsignale
zur Rückübertragung über den Steckverbindungsübertrager aufbereitet. Die Energieversorgung
dieser Schaltung 33 wird von den oben erwähnten Energieversorgungssignalen abgeleitet.
[0024] Neben dem pH-Messsensor 31 können auch weitere Sensoren, beispielsweise zur Temperaturerfassung
oder auch andere Sensoren, wie beispielsweise Sauerstoff- oder Leitfähigkeits-Messsensoren
mit Hilfe des erfindungsgemäßen Steckverbindungsübertragers signal- und energieversorgungstechnisch
an eine übergeordnete Einheit angebunden werden.
1. Induktiver Steckverbindungsübertrager umfassend
- einen Ferritkern (3) mit einer Axiallänge d1,
- eine auf dem Ferritkern (3) sitzende Primärspule (1) mit einer axialen Wicklungslänge
d2, und
- eine Sekundärspule (11) mit einer axialen Wicklungslänge d3, in die die Ferritkern-Primärspulen-Einheit
(1,3) radial symmetrisch und axial in eine Übertragungs-Sollposition (P1) einschiebbar
ist, in der der Ferritkern (3) mit seinem durch die Sekundärspule (11) hindurch gesteckten,
freien Ende (4) über diese axial hinausragt,
gekennzeichnet durch
- gestaffelte Axiallängen von Ferritkern (3), Primär- (1) und Sekundärspule (11) gemäß
der Beziehung d1 > d3 > d2,
- eine axial asymmetrisch verschobene Positionierung der Primärspule (1) auf dem Ferritkern
(3) in Richtung zu dessen freien Ende (4) hin, und
- eine Positionierung der Primärspule (1) in der Übertragungs-Sollposition (P1) innerhalb
der Sekundärspule (11) derart, dass die Primärspule (1) auf einer Teillänge axial
über die Sekundärspule (11) um einen Überstand d4 < d2 hinausragt.
2. Steckverbindungsübertrager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Primärspule (1) eine axial durchgehende, ein- oder mehrlagige Wicklung (2) der
Wicklungslänge d2 aufweist.
3. Steckverbindungsübertrager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sekundärspule (11) eine axial durchgehende. ein- oder mehrlagige Wicklung (12)
der Wicklungslänge d3 aufweist.
4. Steckverbindungsübertrager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sekundärspule (11) mindestens zwei in Axialrichtung benachbarte, ein- oder mehrlagige
Teilwicklungen (12.1, 12.2) der Gesamtwicklungslänge d3 aufweist, die so miteinander
verschaltet sind, dass sie bei Stromeinspeisung gleichsinnige Teilmagnetfelder erzeugen.
5. Steckverbindungsübertrager nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilwicklungen (12.1, 12.2) durch einen ringförmigen Trennsteg (19) axial voneinander
getrennt sind.
6. Steckverbindungsübertrager nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilwicklungen (12.1, 12.2) von einer axial durchgehenden Basiswicklung (22)
unterlegt sind.
7. Steckverbindungsübertrager nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilwicklungen (12.1, 12.2) unterschiedliche Windungszahlen aufweisen.
8. Steckverbindungsübertrager nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ferritkern-Primärspulen-Einheit (1, 3) und Sekundärspule (11) in einem Stecker-
oder Buchsenteil (25, 27) eines Steckverbinders (26) zur Übertragung von Mess- und/oder
Energieversorgungssignalen angeordnet ist.
9. Sensoreinrichtung zur Messung eines Parameters, insbesondere eines chemischen oder
physikalischen Messparameters, umfassend einen Sensor (31) zur Erzeugung von Messsignalen
und einen Sensorkopf (32) zu deren Aufbereitung, dadurch gekennzeichnet, dass ein Steckverbindungsübertrager nach einem der vorgenannten Ansprüche mit seiner Ferritkern-Primärspulen-Einheit
(1, 3) oder seiner Sekundärspule (11) am Sensorkopf (32) angebracht ist.
10. Sensoreinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Ferritkern-Primärspulen-Einheit (1, 3) oder Sekundärspule (11) in einem fest
mit dem Sensorkopf (32) verbundenen Stecker- oder Buchsenteil (25, 27) des Steckverbinders
(26) angeordnet sind.
1. Inductive plug-type connection transformer comprising
- a ferrite core (3) with an axial length d1,
- a primary coil (1) resting on the ferrite core (3) with an axial winding length
d2 and
- a secondary coil (11) with an axial winding length d3, into which the ferrite core
primary coil unit (1, 3) can be pushed radially symmetrically and axially into a transmission
desired position (P1), in which the ferrite core (3) protrudes axially with its free
end (4) plugged through the secondary coil (11) beyond said secondary coil (11),
characterised by
- staggered axial lengths of the ferrite core (3), primary coil (1) and secondary
coil (11) according to the relationship d 1 > d3 > d2,
- positioning the primary coil (1) on the ferrite core (3) which is shifted asymmetrically
axially in the direction of the free end (4) of said ferrite core (3), and
- positioning the primary coil (1) in the transmission desired position (P1) within
the secondary coil (11) in such a way that the primary coil (1) protrudes axially
beyond the secondary coil (11) by an excess distance of d4 < d2 over part of its length.
2. Plug-type connection transformer according to claim 1, characterised in that the primary coil (1) comprises an axially continuous, single or multiple layer winding
(2) of winding length d2.
3. Plug-type connection transformer according to claim 1 or 2, characterised in that the secondary coil (11) comprises an axially continuous, single or multiple layer
winding (12) of winding length d3.
4. Plug-type connection transformer according to claim 1 or 2, characterised in that the secondary coil (11) comprises at least two single or multiple layer part windings
(12.1, 12.2) of the total winding length d3 which are adjacent to one another in axial
direction, which are interconnected with one another so that they produce same direction
partial magnetic fields during the power input.
5. Plug-type connection transformer according to claim 4, characterised in that the part windings (12.1, 12.2) are separated from one another axially by an annular
dividing web (19).
6. Plug-type connection transformer according to claim 4 or 5, characterised in that an axially continuous base winding (22) runs beneath the part windings (12.1, 12.2).
7. Plug-type connection transformer according to any one of claims 4 to 6, characterised in that the part windings (12.1, 12.2) have different numbers of coils.
8. Plug-type connection transformer according to any one of the preceding claims, characterised in that the ferrite core primary coils unit (1, 3) and secondary coil (11) are arranged in
a plug or socket part (25, 27) of a plug connector (26) for the transmission of measuring
and/or power supply signals.
9. Sensor device for measuring a parameter, in particular a chemical or physical measuring
parameter, comprising a sensor (31) for producing measuring signals and a sensor head
(32) for their preparation, characterised in that a plug connection transformer according to one of the preceding claims is attached
with its ferrite core primary coil unit (1, 3) or a secondary coil (11) onto the sensor
head (32).
10. Sensor device according to claim 9, characterised in that the ferrite core primary coil unit (1, 3) or secondary coil (11) are arranged in
a plug or socket part (25, 27) of the plug connector connected securely to the sensor
head (32).
1. Transmetteur inductif à liaison enfichable comprenant
- un noyau de ferrite (3) ayant une longueur axiale d1,
- une bobine primaire (1), avec une longueur de bobinage axiale d2, placée sur le
noyau en ferrite (3) et
- une bobine secondaire (11) avec une longueur de bobinage axiale d3, dans laquelle
l'ensemble noyau de ferrite-bobine primaire (1, 3) peut être inséré de manière radiale
symétrique et axiale dans une position théorique de transmission (P1), de laquelle
le noyau de ferrite (3) dépasse axialement vers l'extérieur par l'intermédiaire de
son extrémité libre (4), traversant totalement la bobine secondaire (11),
caractérisé par
- des longueurs axiales échelonnées du noyau de ferrite (3), de la bobine primaire
(1) et de la bobine secondaire (11) selon la relation d1 > d3 > d2,
- un positionnement décalé axialement asymétrique de la bobine primaire (1) sur le
noyau de ferrite (3) en direction de son extrémité libre (4), et
- un positionnement de la bobine primaire (1) dans la position théorique de transmission
(P1) à l'intérieur de la bobine secondaire (11) de telle manière que la bobine primaire
(1) dépasse axialement sur une longueur partielle de la bobine secondaire (11) avec
un dépassement d4 < d2.
2. Transmetteur à liaison enfichable selon la revendication 1 caractérisé en ce que la bobine primaire (1) présente un bobinage (2) à une ou plusieurs couches de la
longueur de bobinage d2 la parcourant axialement.
3. Transmetteur à liaison enfichable selon les revendications 1 ou 2 caractérisé en ce que la bobine secondaire (11) présente un bobinage (12) à une ou plusieurs couches de
la longueur de bobinage d3 la parcourant axialement.
4. Transmetteur à liaison enfichable selon les revendications 1 ou 2 caractérisé en ce que la bobine secondaire (11) présente au moins deux bobinages partiels (12.1, 12.2)
voisins en une ou plusieurs couches de longueur de bobinage totale d3 en direction
axiale, qui sont commutés l'un à l'autre de telle sorte qu'ils produisent des champs
magnétiques partiels de même sens lors de l'alimentation en courant.
5. Transmetteur à liaison enfichable selon la revendication 4 caractérisé en ce que les bobinages partiels (12.1, 12.2) sont séparés axialement l'un de l'autre par une
passerelle de séparation (19) de forme annulaire.
6. Transmetteur à liaison enfichable selon les revendications 4 ou 5 caractérisé en ce que les bobinages partiels (12.1, 12.2) sont supportés par un bobinage de base (22) le
parcourant axialement.
7. Transmetteur à liaison enfichable selon l'une des revendications de 4 à 6 caractérisé en ce que les bobinages partiels (12.1, 12.2) présentent des nombres de spires différents.
8. Transmetteur à liaison enfichable selon l'une des revendications précitées caractérisé en ce que l'ensemble noyau de ferrite-bobine primaire (1, 3) et la bobine secondaire (11) sont
disposés dans une partie de fiche ou de boîtier (25, 27) d'une liaison enfichable
(26) pour la transmission de signaux de mesure et/ou de signaux d'alimentation en
énergie.
9. Dispositif capteur pour la mesure d'un paramètre, en particulier d'un paramètre de
mesure chimique ou physique, comprenant un capteur (31) pour la génération de signaux
de mesure et une tête de capteur (32) pour leur préparation, caractérisé en ce qu'un transmetteur à liaison enfichable selon l'une des revendications précitées avec
son ensemble noyau de ferrite-bobine primaire (1, 3) ou sa bobine secondaire (11)
est appliqué sur la tête du capteur (32).
10. Dispositif capteur selon la revendication 9 caractérisé en ce que l'ensemble noyau de ferrite-bobine primaire (1, 3) ou la bobine secondaire (11) sont
placés dans une partie de fiche ou de boîtier (25, 27) de la liaison enfichable (26),
solidement reliés avec la tête du capteur (32).
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