Conector de enchufe sin contacto y sistema de conector de enchufe sin contacto.

Conector de enchufe sin contacto para conectar electromagnéticamente un conector de acoplamiento correspondiente,

que comprende:

al menos un terminal de entrada (105) para introducir una señal de entrada de banda base; un elemento de antena (120) dispuesto en el extremo de acoplamiento del conector de enchufe sin contacto;

un circuito de transmisión (115) para modular la señal de entrada de banda base introducida en una frecuencia de portadora predeterminada y para transmitir la señal de entrada de banda base modulada mediante el elemento de antena como una onda de radio con la frecuencia de portadora predeterminada; y

un elemento de apantallamiento electromagnético (125) dispuesto para rodear el circuito de transmisión 115) y

el elemento de antena (120) con una porción de borde (130) que forma una abertura en el extremo de acoplamiento del conector de enchufe sin contacto;

un terminal de potencia (140) para conexión a una fuente de alimentación; y

un elemento de acoplamiento inductivo (135) conectado al terminal de potencia (140) para transmitir/recibir potencia a/desde un conector de acoplamiento (200) correspondiente; en el que el elemento de acoplamiento inductivo (135) está dispuesto para formar en el estado acoplado un bucle de inducción con un elemento de acoplamiento inductivo (235) correspondiente del conector de acoplamiento (200).

Conector de enchufe sin contacto y sistema de conector de enchufe sin contacto La invención se refiere a un conector de enchufe sin contacto para conectar electromagnéticamente un conector de acoplamiento correspondiente. En particular, la invención proporciona un conector de enchufe sin contacto y un sistema de conector de enchufe sin contacto que incluye un circuito de transmisión y/o circuito de recepción para transmitir y/o recibir una onda de radio de una frecuencia de portadora predeterminada.

En general, la invención se refiere a conectores de enchufe sin contacto para transmisiones de datos. Un conector de enchufe sin contacto de la invención puede, por ejemplo, cumplir con normas de interfaz de conexión conocidas, por ejemplo, Ethernet, USB, CAN, IO-link y RS485. En más detalle, el conector de enchufe sin contacto de la invención puede utilizarse para dispositivos industriales tales como robots, sistemas de manejo de material, dispositivos de moldeo por inyección, equipo y vehículos de transporte de minería y cosecha entre otros y para dispositivos de procesamiento de datos portátiles tales como teléfonos móviles, unidades de almacenamiento móviles, reproductores de música móviles, dispositivos de presentación de vídeo móviles, es decir para permitir conexiones de datos y potencia bajo influencias ambientales hostiles.

Los dispositivos industriales a menudo se basan en cables y conectores, que operan en un ambiente hostil, cuyo desgaste no permite la rotación limitando la libertad de movimientos de estos dispositivos.

Los dispositivos de procesamiento de datos portátiles han evolucionado en el pasado desde ordenadores portátiles casi fijos a dispositivos móviles que permiten uso en interior y en exterior. Debido a la portabilidad, los dispositivos móviles se transportan y están expuestos de esta manera a influencias ambientales hostiles, por ejemplo, polvo, suciedad, humedad, lluvia, líquidos ácidos, calor, frío, golpes y estrés mecánico. A este respecto, los conectores de un dispositivo móvil, situados en el límite entre un exterior y un interior del dispositivo móvil, requieren adaptación a los ambientes de operación recién diversificados.

En el pasado, los conectores de enchufe se llevaron a cabo como conectores eléctricos en los que se establecía un contacto eléctrico entre el conector de enchufe y un conector de acoplamiento correspondiente, es decir conector de receptáculo.

Sin embargo, las conexiones eléctricas están limitadas a una conexión directa entre dos contactos eléctricos y la desalineación con respecto a la tolerancia entre contactos no es muy alta. Polvo, suciedad, golpes y estrés mecánico pueden afectar de manera adversa al establecimiento de una conexión eléctrica entre el conector de enchufe y un conector de receptáculo.

Las conexiones eléctricas son sensibles también a la humedad, por ejemplo, la lluvia como agua puede cortocircuitar los contactos eléctricos de una manera no intencionada. Además, las influencias ambientales pueden también deteriorar la superficie de contacto reduciendo la conductividad del conector en un estado acoplado.

Por consiguiente, los conectores eléctricos, aunque razonables para un ambiente de operación en interior, son desventajosos para dispositivos portátiles que pueden operan bajo influencias ambientales más hostiles.

En el pasado reciente, las interfaces inalámbricas se han hecho populares para los dispositivos móviles ya que superan las desventajas inherentes a una conexión eléctrica. Las ondas de radio no requieren un contacto directo (es decir conexión eléctrica) .

Por consiguiente, los dispositivos móviles se han diseñado para incorporar los módulos de transceptor de onda de radio apropiados en el alojamiento del dispositivo móvil. En particular, sellando los módulos de transceptor y otros circuitos eléctricos en el alojamiento de un dispositivo móvil, es posible también para conexiones de datos establecidas con un dispositivo móvil bajo influencias ambientales hostiles.

Sin embargo, las conexiones inalámbricas se ven afectadas de manera adversa por la interferencia electromagnética. La influencia electromagnética puede tener múltiples causas y puede depender de la banda de radio en la que se realiza la comunicación inalámbrica. Las bandas de radio industriales, científicas y médicas (ISM) se han reservado inicialmente para emisión de energía de frecuencia de radio a partir de aparatos que tienen otros fines distintos de las comunicaciones (por ejemplo, horno microondas) .

Puesto que se espera interferencia electromagnética en las bandas de radio ISM, los gobiernos han permitido únicamente operación sin licencia para aparatos que limitan la emisión electromagnética a las bandas de radio ISM y que cumplen ciertos requisitos de potencia.

Este incentivo financiero es un aspecto crucial para la funcionamiento de muchos dispositivos y puede considerarse también una razón para la existencia de diversos dispositivos conectados inalámbricamente que se comunican en las bandas de radio ISM. En la actualidad, aumenta el número de dispositivos que operan en las mismas bandas de

radio ISM y en total se emite una cantidad considerable de interferencia electromagnética.

Bajo tales restricciones, las conexiones inalámbricas no son tan robustas como las conexiones eléctricas. En particular, para las interfaces inalámbricas un usuario carece de una respuesta clara de si puede establecerse o no una conexión inalámbrica. La cantidad de interferencia puede decidir entre establecimientos de conexión inalámbrica satisfactorios o no satisfactorios. Sin embargo, ya que la cantidad de interferencia es difícil de estimar y puede cambiar también durante el tiempo, las interfaces inalámbricas están consideradas no tan robustas como las interfaces de conector eléctrico. En otras palabras, para ambientes en interior los conectores de enchufe eléctrico pueden considerarse para prevención de fallos en vista de un establecimiento de conexión satisfactorio, mientras que este no es el caso para la interfaz inalámbrica.

Por consiguiente, los perjuicios técnicos frente a la robustez de las conexiones inalámbricas tenían que superarse para alcanzar la invención de proporcionar un conector de enchufe sin contacto con una antena de onda de radio.

El documento EP 0 394 714 A2: se refiere a un dispositivo de identificación que consiste de una sección de transmisor y receptor y una antena conectada a las mismas mediante un acoplamiento de antena. En el acoplamiento de antena está dispuesto un transformador divisible, teniendo una primera mitad del transformador un núcleo y un bobinado que están acomodados en la sección de transmisor y receptor y teniendo una segunda mitad del transformador un núcleo y un bobinado que están acomodados en la antena. Los dos bobinados están acoplados inductivamente en el estado conectado de la sección del transmisor y receptor y la antena.

El objetivo subyacente de la invención es proponer un conector de enchufe sin contacto que reduzca la susceptibilidad a influencias ambientales hostiles y supere de esta manera desventajas comúnmente conocidas de conectores eléctricos tales como, por ejemplo, corrosión, desgaste, fuerza de contacto y enchapado.

Otro objetivo de la invención es sugerir un conector de enchufe sin contacto que elimine una conexión a tierra superando la necesidad convencional de circuitos de compensación de bucle a tierra.

Un objetivo adicional de la invención es sugerir un conector de enchufe sin contacto que pueda asegurar conectividad de datos altamente fiable y robusta con buena integridad de señal.

Al menos uno de estos objetivos se consigue mediante la materia objeto de las reivindicaciones independientes. Las realizaciones ventajosas están sometidas a las reivindicaciones dependientes.

Un primer aspecto de la invención es la incorporación de un circuito transmisor/receptor activo y un elemento de antena en el conector de enchufe sin contacto. El circuito transmisor/receptor activo permite transmitir/recibir una onda de radio con una frecuencia de portadora predeterminada mediante un elemento de antena. La onda de radio no depende del contacto directo, por lo tanto, permite la incorporación del circuito transmisor/receptor y el elemento de antena en el alojamiento del conector de enchufe sin contacto.

Esta ganancia en flexibilidad con respecto a la estructura de la superficie de acoplamiento del conector de enchufe sin contacto permite un diseño mecánicamente robusto de manera que se minimiza la susceptibilidad a influencias ambientales.

Un segundo aspecto de la invención es la eliminación de las conexiones... [Seguir leyendo]

1. Conector de enchufe sin contacto para conectar electromagnéticamente un conector de acoplamiento correspondiente, que comprende:

al menos un terminal de entrada (105) para introducir una señal de entrada de banda base; un elemento de antena (120) dispuesto en el extremo de acoplamiento del conector de enchufe sin contacto; un circuito de transmisión (115) para modular la señal de entrada de banda base introducida en una frecuencia de portadora predeterminada y para transmitir la señal de entrada de banda base modulada mediante el elemento de antena como una onda de radio con la frecuencia de portadora predeterminada; y un elemento de apantallamiento electromagnético (125) dispuesto para rodear el circuito de transmisión (115) y el elemento de antena (120) con una porción de borde (130) que forma una abertura en el extremo de acoplamiento del conector de enchufe sin contacto; un terminal de potencia (140) para conexión a una fuente de alimentación; y

un elemento de acoplamiento inductivo (135) conectado al terminal de potencia (140) para transmitir/recibir potencia a/desde un conector de acoplamiento (200) correspondiente; en el que el elemento de acoplamiento inductivo (135) está dispuesto para formar en el estado acoplado un bucle de inducción con un elemento de acoplamiento inductivo (235) correspondiente del conector de acoplamiento (200) .

2. El conector de enchufe sin contacto de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la porción de borde (130) del elemento de apantallamiento (125) está dispuesto de manera que solapa, en el estado acoplado, un elemento de apantallamiento (225) correspondiente del conector de acoplamiento (200) en una distancia correspondiente a un cuarto de la longitud de onda de la frecuencia de portadora predeterminada.

3. El conector de enchufe sin contacto de acuerdo con las reivindicaciones 1 o 2, que comprende adicionalmente:

un circuito de recepción para demodular una onda de radio recibida por el elemento de antena (120) a una señal de salida de banda base digital; y al menos un terminal de salida (110) para emitir la señal de salida de banda base digital.

4. El conector de enchufe sin contacto de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el circuito de transmisión (115) está conectado al terminal de potencia (140) .

5. Conector de enchufe sin contacto para conectar electromagnéticamente un conector de acoplamiento 35 correspondiente que comprende:

un elemento de antena (120) dispuesto en el extremo acoplado del conector de enchufe sin contacto; un circuito de recepción (115) para demodular una onda de radio de una frecuencia de portadora predeterminada recibida por el elemento de antena para una señal de salida de banda base; al menos un terminal de salida (110) para emitir la onda de radio demodulada como la señal de salida de banda base; y un elemento de apantallamiento electromagnético (125) dispuesto para rodear el circuito de recepción (115) y el elemento de antena (120) , con una porción de borde (130) que forma una abertura en el extremo de acoplamiento del conector de enchufe sin contacto;

un terminal de potencia (140) para conexión a una fuente de alimentación; y un elemento de acoplamiento inductivo (135) conectado al terminal de potencia (140) para transmitir/recibir potencia a/desde un conector de acoplamiento (200) correspondiente; en el que el elemento de acoplamiento inductivo (135) está dispuesto para formar en el estado acoplado un bucle de inducción con un elemento de acoplamiento inductivo (235) correspondiente del conector de acoplamiento (200) .

6. El conector de enchufe sin contacto de acuerdo con la reivindicación 5, en el que la porción de borde (130) del elemento de apantallamiento (130) está dispuesta de manera que solapa, en el estado acoplado, un elemento de apantallamiento (225) correspondiente del conector de acoplamiento (200) en una distancia correspondiente a un cuarto de la longitud de onda de la frecuencia de portadora predeterminada.

7. El conector de enchufe sin contacto de acuerdo con las reivindicaciones 5 o 6, que comprende adicionalmente:

al menos un terminal de entrada (105) para introducir una señal de entrada de banda base; un circuito de transmisión para modular la señal de entrada de banda base introducida en una frecuencia de portadora predeterminada y para transmitir la señal de entrada de banda base modulada por el elemento de antena como una onda de radio con la frecuencia de portadora predeterminada.

8. El conector de enchufe sin contacto de acuerdo con la reivindicación 5, en el que el circuito de recepción (115)

está conectado al terminal de potencia (140) . 65

9. El conector de enchufe sin contacto de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 8, en el que el elemento de

antena (120) es una antena dipolo.

10. El conector de enchufe sin contacto de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 9, que comprende adicionalmente una estructura de alojamiento dispuesta para evitar que el elemento de apantallamiento (125) entre

en contacto directamente con el elemento de apantallamiento correspondiente del conector de acoplamiento (200) correspondiente.

11. El conector de enchufe sin contacto de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 10, en el que el elemento de apantallamiento (125) está rodeado de material dieléctrico. 10

12. El conector de enchufe sin contacto de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 11, en el que el conector está integrado en un alojamiento que está sellado frente a la entrada de agua.

13. El conector de enchufe sin contacto de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 12, en el que el conector se

proporciona como un conector radial que permite al conector rotar en un estado acoplado y en el que el elemento de apantallamiento (125) tiene una forma cilíndrica.

14. Un sistema de conector de enchufe sin contacto que comprende un conector de enchufe sin contacto de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 15 y un conector de acoplamiento correspondiente, en el que la porción de borde del elemento de apantallamiento (130) del conector de enchufe sin contacto está dispuesto para ajustarse de manera estrecha alrededor del elemento de apantallamiento (225) correspondiente del conector de acoplamiento (200) .