DE102012107270A1

DE102012107270A1 - Steckverbinder-Gehäuse mit einem RFID-Transponder

Info

Publication number: DE102012107270A1
Application number: DE102012107270.1A
Authority: DE
Inventors: Lutz Tröger; Dirk Schmieding
Original assignee: Harting Electric GmbH and Co KG
Current assignee: Harting Electric Stiftung and Co KG
Priority date: 2012-08-08
Filing date: 2012-08-08
Publication date: 2014-02-13
Also published as: WO2014023296A1; JP2015525935A; EP2883273A1; CN104521063B; US9477921B2; CN104521063A; RU2610385C2; US20150199603A1; RU2015107701A; EP2883273B1; JP5972464B2

Abstract

Ein Nachteil im Stand der Technik besteht darin, dass die an Steckverbindern angebrachten RFID-Transponder (2) eine für viele Anwendungen nicht ausreichend große Reichweite aufweisen. Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, eine Bauform für ein Steckverbinder-Gehäuse (1) mit einem darin integrierten RFID-Transponder (2) anzugeben, die eine größere Reichweite ermöglicht, als dies dem Stand der Technik entspricht. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Antenne des RFID-Transponders (2) einen Schlitz (22) aufweist, so dass es sich bei der Antenne um eine Schlitzantenne handelt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Steckverbinder-Gehäuse gemäß dem Oberbegriff des unabhängigen Patentanspruchs 1.
RFID(Radio Frequency Identification Device)-Transponder werden für die verschiedensten Anwendungen eingesetzt, beispielsweise zum elektronischen Identifizieren von Gegenständen.
Stand der Technik
Im Stand der Technik wurde bereits vorgeschlagen, einen Steckverbinder beispielsweise zur Kodierung mit einem RFID-Transponder auszustatten.
So offenbart die Druckschrift DE102009053364B3 ein Steckverbinder-Gehäuse, das in einer vorteilhaften Ausgestaltung ein Kodierelement aufweist. Das Kodierelement ist dabei farblich markiert und/oder mit einem RFID-Transponder ausgestattet.
Weiterhin offenbart die Druckschrift DE202008001549U1 einen RFID-Transponder mit einer Schlitzantenne in unterschiedlichen Ausführungsformen.
Ein Nachteil im Stand der Technik besteht darin, dass die aus dem Stand der Technik bekannten an Steckverbindern angebrachten RFID-Transponder eine für viele Anwendungen nicht ausreichend große Reichweite aufweisen.
Aufgabenstellung
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, eine Bauform für ein Steckverbinder-Gehäuse mit einem darin integrierten RFID-Transponder anzugeben, die eine größere Reichweite ermöglicht, als dies dem Stand der Technik entspricht.
Diese Aufgabe wird mit einem Steckverbinder-Gehäuse der eingangs erwähnten Art durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des unabhängigen Patentanspruchs 1 gelöst.
Bei der Erfindung handelt es sich um ein Steckverbinder-Gehäuse mit einem integrierten RFID-Transponder, der beispielsweise mit einem mobilen Hand-held RFID-Reader auch über Entfernungen von mehreren Metern gelesen werden kann.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Unteransprüchen 2–12 angegeben.
Ein Vorteil der Erfindung besteht darin, dass der RFID-Transponder des Steckverbinder-Gehäuses von einem RFID-Reader über eine Distanz von mehreren Metern ausgelesen werden kann. Dadurch ist eine sogenannte „Bulk“-Auslesung, d.h. eine Auslesung ganzer Kabelstränge und Steckverbinderbanken, aus einer entsprechenden Entfernung möglich.
In einer vorteilhaften Weiterbildung ist die Schlitzantenne formschlüssig in das Steckverbinder-Gehäuse eingefügt oder formschlüssig an das Steckverbinder-Gehäuse angefügt.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung können im RFID-Chip spezifische Informationen wie Kontaktinformationen, Pin-Belegungen und Installationshinweise gespeichert sein und vom RFID-Reader ausgelesen werden.
Von besonderem Vorteil ist es dabei, dass, verglichen mit einer Beschriftung, eine große Menge an Informationen bereitgestellt werden kann.
In einer weiteren Ausführungsform ist ein Antennenkörper in Form einer Metallfolie, insbesondere einer selbstklebenden Kupferfolie, formschlüssig in den Steckverbinder eingeklebt. Dies hat den Vorteil, dass ein bereits bestehendes Steckverbinder-Gehäuse händisch nachgerüstet werden kann.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist eine Metallfolie als Einlegeteil direkt in das Gehäuse des Steckverbinders eingespritzt. Dazu wird die Metallfolie beim Herstellungsprozess in das Spritzgusswerkzeug eingelegt und in einem darauf folgenden Arbeitsschritt mit Kunststoff umspritzt. Dies hat den Vorteil einer automatisierbaren Herstellung und dementsprechend geringer Herstellungskosten bei hohen Stückzahlen.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann die Schlitzantenne durch ein MID(moulded interconnect device)-Verfahren erzeugt sein. Insbesondere kann die Schlitzantenne mit Hilfe einer bevorzugt lokalen Beschichtung mit einem zum LDS(Laser Direct Structuring)-Verfahren geeigneten Lack und einer entsprechenden Laseraktivierung, sowie den dazugehörigen Ätz-, und Beschichtungsverfahren erzeugt werden.
In einer anderen Ausführungsform ist der RFID-Transponder, und insbesondere seine Schlitzantenne, als festes Einbauteil ausgeführt, das sich formschlüssig in das Steckverbinder-Gehäuse einlegen lässt. Die Befestigung des RFID-Transponders kann dann in Form einer Verrastung erfolgen, beispielsweise durch biegsame Rastnasen am Steckverbinder-Gehäuse sowie entsprechende Ausnehmungen an der Schlitzantenne. Alternativ dazu können in das Steckverbinder-Gehäuse auch sogenannte „Clips“ eingearbeitet werden, die dazu dienen, den RFID-Transponder lösbar zu befestigen.
Das Steckverbinder-Gehäuse kann auch eine Tasche aufweisen, in welche der RFID-Transponder zumindest teilweise einlegbar und durch die er fixierbar ist.
Dies hat den Vorteil, dass unterschiedlich große RFID-Chips mit unterschiedlichen Speichergrößen Verwendung finden und je nach Bedarf entsprechend befestigt werden können.
In einer vorteilhaften Ausführung weist der RFID-Tag zusätzlich eine Koppelschleife zur magnetischen Kopplung des RFID-Chips an die Schlitzantenne auf.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst das Steckverbinder-Gehäuse einen dazugehörigen, darin einfügbaren sogenannten „Modulrahmen“, wobei sich in den Modulrahmen üblicherweise dadurch auszeichnet, dass sich viele unterschiedliche sogenannte „Steckverbinder-Module“ in ihn einsetzen lassen. In oder an diesem Modulrahmen kann der RFID-Tag befestigt werden. Die Befestigung des RFID-Tags kann mit Hilfe von Clips erfolgen, insbesondere, wenn es sich um einen RFID-Tag handelt, der auf Basis einer Leiterplatte aufgebaut ist, also eine Leiterplatte aufweist, auf welche sich der RFID-Chip und eine Koppelschleife, beispielsweise in Form einer geschlossenen Leiterbahn, befinden. Dabei kann sich die Koppelschleife auf einer ersten Seite der Leiterplatte und der RFID-Chip auf einer zweiten Seite dieser Leiterplatte befinden. Chip und Koppelschleife können sich alternativ dazu aber auch gemeinsam auf einer Seite der Leiterplatte befinden. Die Lasche kann aus einem flexiblen Material bestehen oder zumindest flexibel an dem Modular-Rahmen befestigt sein. Dies hat den Vorteil, dass der RFID-Tag gegen die Schlitzantenne gedrückt wird und gegebenenfalls mit seiner Koppelschleife direkt am Schlitz angeordnet ist.
Bei der Herstellung kann der RFID-Tag in Form einer Folie, in welche die Leiterbahn integriert ist, auf den Modulrahmen, insbesondere auf eine Lasche des Modulrahmens, aufgeklebt werden. Dies ermöglicht die händische Bearbeitung einzelner Modulrahmen, was für geringe Stückzahlen eine kostengünstige Herstellung ermöglicht.
Für größere Stückzahlen bietet es sich an, die Leiterschleife in MID-Technik, insbesondere im LDS-Verfahren, auf dem Modulrahmen, beispielsweise auf die dazugehörige Lasche, aufzubringen
Die Anbringung des RFID-Tags an dem Modulrahmen ist von besonderem Vorteil, weil der RFID-Tag durch Wechseln des Modulrahmens auch für fest installierte Steckverbinder austauschbar ist. Durch die Austauschbarkeit des Modulrahmens ist bereits automatisch eine Austauschbarkeit des RFID-Transponders oder auch eine Nachrüstbarkeit bestehender Steckverbinder gewährleistet. Insbesondere gilt dies auch für den Einsatz in bereits fest installierten Anlagen, d.h. für Steckverbinder, an die bereits Kabel fest angeschlossen sind, und die in großen Schaltanlagen oft in großer Zahl vorliegen, wobei der laufende Betrieb meist nicht oder nur kurze Zeit unterbrochen werden darf.
Die Anbringung des RFID-Tags an dem Modulrahmen ist weiterhin von besonderem Vorteil, weil der RFID-Tag sich andererseits durch die feste Endposition des Modulrahmens in dem Steckverbinder-Gehäuse automatisch in einer vorgegebenen Position zur Schlitzantenne und insbesondere zu deren Schlitz, befindet.
Vorgegeben wird diese Position beispielsweise durch zeitlich bereits vor der Herstellung des Modulrahmens erfolgende Messungen in Bezug auf die elektrische und/oder magnetische Kopplung des RFID-Tags an die Schlitzantenne und entsprechende Optimierungen dieser Position. Die so vorgegebene Position wird durch die Anordnung der Lasche am Modulrahmen realisiert.
Dabei kann die Lasche mit dem Modulrahmen einstückig ausgeführt, fest damit verbunden, z.B. geklebt, oder auch lösbar daran befestigt sein.
Ausführungsbeispiel
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher erläutert. Es zeigen:
1a einen Steckverbinder mit einem integrierten RFID-Transponder in einer 3D-Darstellung;
1b den Steckverbinder in einem Querschnitt;
2a einen Modulrahmen mit einer flexiblen Lasche und einem darauf angeordneten RFID-Tag mit Koppelschleife;
2b den Modulrahmen in einem schematischen Querschnitt;
3a ein Steckverbinder-Gehäuse mit dem eingefügten Modulrahmen;
3b das Steckverbinder-Gehäuse mit dem eingefügten Modulrahmen in einem Querschnitt.
Die 1a und 1b stellen ein Steckverbinder-Gehäuse 1 mit einem darin integrierten RFID-Transponder 2 dar.
Der RFID-Transponder 2 umfasst dabei eine Antenne und einen RFID-Tag 23, wobei die Antenne einen Antennenkörper 21 und einen darin angeordneten Schlitz 22 umfasst, so dass es sich bei der Antenne um eine Schlitzantenne handelt.
Der Antennenkörper 21 besteht dabei aus einer Metallfolie, insbesondere aus einer selbstklebenden Kupferfolie.
Der RFID-Tag 23 ist an dem Schlitz 22 der Schlitzantenne angeordnet. Dazu ist der RFID-Tag 23 an dem Antennenköper 21 und/oder dem Steckverbinder-Gehäuse 1 befestigt, und ist beispielsweise auf den Antennenköper 21 geklebt, am Steckverbinder-Gehäuse 1 verrastet, oder in irgendeiner anderen Weise befestigt.
Die 2a zeigt einen Modulrahmen 11. Der Modulrahmen 11 ist zu Testzwecken modifiziert, besitzt also eine Befestigungsvorrichtung, nämlich einen durch das Heraussägen zweier Schlitze gebildeten Steg 112. An diesem Steg 112 ist zu Testzwecken eine flexible Lasche 111, die aus einem durchsichtigen Material besteht, befestigt. Auf dieser Lasche 111 befindet sich der RFID-Tag 23. In diesem Fall umfasst der RFID-Tag 23 eine flexible Leiterplatte, die ebenfalls aus einem durchsichtigen Material besteht, z.B. eine Folie. Auf der flexiblen Leiterplatte ist der RFID-Chip 231 befestigt und ist elektrisch leitend mit einer auf der flexiblen Leiterplatte befindliche Koppelschleife 232, die als Leiterbahn ausgeführt ist, verbunden. Dabei befinden sich der RFID-Chip 231 und die Koppelschleife 232 gemeinsam auf einer Seite der flexiblen Leiterplatte, welche auf die Lasche 111 aufgeklebt ist. Aufgrund des durchsichtigen Materials der Lasche 111 und des durchsichtigen Materials der flexiblen Leiterplatte des RFID-Tags 23 ist der RFID-Tag 23 mit seiner Koppelschleife 232 und seinem RFID-Chip 231 in der Zeichnung zu sehen obwohl er sich im vorliegenden Fall auf einer der Betrachterposition abgewandten Seite der Lasche 111 befindet.
Alternativ dazu könnte die Lasche 111 als MID-Bauteil ausgebildet sein und die Koppelschleife 232 könnte beispielsweise im LDS-Verfahren erzeugt werden. Die Lasche 111 könnte aus einem starren Material bestehen und fest mit dem Modulrahmen 11 verbunden sein, wodurch jede gewünschte Position des RFID-Tags 23 zum Schlitz 22 festgelegt werden könnte. Auch könnte der Modulrahmen 11 zusammen mit der Lasche 111 einstückig ausgeführt sein, was eine fertigungstechnische Vereinfachung darstellen würde.
Bei der hier gezeigten Anordnung handelt es sich, wie bereits erwähnt, um einen zu Testzwecken modifizierten Modulrahmen 11. Die flexible Lasche 111 kann alternativ dazu bei einer endgültigen serienmäßigen Fertigung einer erfindungsgemäßen Anordnung zusammen mit dem Modulrahmen 11 einstückig ausgeführt, also ein fester Bestandteil des Modulrahmens 11, sein. Somit kann die Lasche 111 auch aus demselben Kunststoff wie der Modulrahmen 11 bestehen.
Die 2b stellt den Modulrahmen 11 mit der flexiblen, durchsichtigen Lasche 111 und dem RFID-Tag 23 in zwei verschiedenen Orientierungen schematisch in einem Querschnitt dar. Dabei ist die Lasche 111 an einer alternativen Befestigungseinrichtung des Modulrahmens 11, beispielsweise eine Tasche oder Klemme 112´, zumindest teilweise form- und kraftschlüssig gehalten.
In der 3a ist das Steckverbinder-Gehäuse 1 mit dem dazu gehörenden Modulrahmen 11 bestückt. Es ist leicht erkennbar, dass durch das Einfügen des Modulrahmens 11 in das Steckverbinder-Gehäuse 1 die Lasche 111 und damit der darauf befestigte RFID-Tag 23 automatisch an einer vorgegebenen Position zum Antennenkörper 21, insbesondere zum darin befindlichen Schlitz 22 befindet. Der RFID-Tag 23 wird in dieser Anordnung durch die Andruckkraft der flexiblen Lasche 111 direkt gegen den Antennenkörper 21 gedrückt. Aufgrund des durchsichtigen Materials der Lasche 111 und des durchsichtigen Materials der flexiblen Leiterplatte des RFID-Tags 23 ist der RFID-Tag 23 mit seiner Koppelschleife 232, seinem RFID-Chip 231 in der Zeichnung zu sehen, obwohl er sich auf der dem Schlitz 22 zugewandten Seite der Lasche 111 befindet. Somit besitzt die Koppelschleife 232 eine geringstmögliche Entfernung zum Schlitz 22 und ist in daher in horizontaler Richtung, d.h. in ihrer Entfernung zum Schlitz 22, festgelegt. Durch ihre Befestigung am Modulrahmen 11 ist die Lasche 111 weiterhin auch in ihrer vertikalen Richtung festgelegt, wodurch gewährleistet ist, dass sich die Koppelschleife 232 direkt an dem Schlitz 22 befindet und so nah wie möglich entlang der Ränder des Schlitzes 22 verläuft.
Alternativ dazu kann der RFID-Tag 23 auch auf der dem Schlitz 22 abgewandten Seite der Lasche 111 angeordnet sein. Dadurch ist er bei Andruck der Lasche 111 gegen den Antennenkörper 21 um einen definierten Abstand, nämlich die Stärke der Lasche 111, vom Schlitz 22 entfernt.
Durch seine Anbringung am Modulrahmen 11 kann der RFID-Tag 23 einerseits austauschbar an fest installierten Steckverbindern angeordnet sein und sich andererseits mit seiner Koppelschleife 232 automatisch an einer zur Kopplung besonders vorteilhaften Position zu dem Schlitz 22 befinden.
Diese zur Kopplung besonders vorteilhafte Position kann zuvor in entsprechenden Messungen ermittelt und bei der Herstellung des Steckverbinder-Gehäuses 1, insbesondere des Modulrahmens 11 und der Position der gegebenenfalls bei der Fertigung daran angeformten Lasche 111 berücksichtigt werden.
Bezugszeichenliste

1: Steckverbinder-Gehäuse
11: Modulrahmen
111: Lasche
112: Steg (Befestigungsvorrichtung)
112´: Tasche / Klemme (alternative Befestigungsvorrichtung)
2: RFID-Transponder
21: Antennenkörper
22: Schlitz
23: RFID-Tag
231: RFID-Chip
232: Koppelschleife

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102009053364 B3 [0004]
DE 202008001549 U1 [0005]

Claims

Steckverbinder-Gehäuse, aufweisend einen RFID-Transponder (2), welcher einen RFID-Tag (23) mit einem RFID-Chip (231) und eine Antenne besitzt, wobei sowohl der RFID-Tag (23) als auch die Antenne in oder an dem Steckverbinder-Gehäuse (1) angeordnet sind oder zumindest dafür vorgesehen sind, in oder an dem Steckverbinder-Gehäuse (1) angeordnet zu werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Antenne einen Schlitz (22) aufweist, so dass es sich bei der Antenne um eine Schlitzantenne handelt.
Steckverbinder-Gehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlitzantenne formschlüssig an das Steckverbinder-Gehäuse (1) angefügt oder in das Steckverbinder-Gehäuse (1) eingefügt ist.
Steckverbinder-Gehäuse nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlitzantenne einen Antennenkörper (21) aufweist, der als Metallfolie ausgeführt ist.
Steckverbinder-Gehäuse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Metallfolie um eine selbstklebende Kupferfolie handelt.
Steckverbinder-Gehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Steckverbinder-Gehäuse (1) um ein Spritzgussteil handelt, und dass die Schlitzantenne als Einlegeteil in das Steckverbinder-Gehäuse (1) eingelegt und mit Kunststoff umspritzt ist.
Steckverbinder-Gehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Steckverbinder-Gehäuse (1) zumindest teilweise aus einem MID (moulded interconnect device) – fähigen Kuststoff besteht oder mit einem zum LDS (Laser Direct Structuring) – fähigen Material oder Lack beschichtet ist, und dass die Schlitzantenne mit einem MID-Verfahren, insbesondere mit LDS, erzeugt ist.
Steckverbinder-Gehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der RFID-Transponder (2) und insbesondere sein Antennenkörper (21) als formstabiles Einbauteil ausgeführt ist, das formschlüssig in das Steckverbinder-Gehäuse (1) einlegbar und darin fixierbar ist.
Steckverbinder-Gehäuse nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Steckverbinder-Gehäuse (1) einen Modulrahmen (11) umfasst, und dass der RFID-Tag (23) an dem Modulrahmen (11), insbesondere an einer zum Modulrahmen (11) gehörenden Lasche (111), befestigt oder angeformt ist oder zumindest dazu vorgesehen ist, am Modulrahmen (11) befestigt zu werden.
Steckverbinder-Gehäuse nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass sich der RFID-Tag (23) durch Anordnen des Modulrahmens (11) in das Steckverbinder-Gehäuse (1) automatisch in einer vorgegebenen Position zur Schlitzantenne und insbesondere zum darin angeordneten Schlitz (22) befindet.
Steckverbinder-Gehäuse nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im RFID-Chip (231) spezifische Informationen über den Steckverbinder wie Kontaktinformationen, Pin-Belegungen und Installationshinweise gespeichert sind, um durch einen RFID-Reader ausgelesen zu werden.
Steckverbinder-Gehäuse nacheinem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der RFID-Tag (23) eine Koppelschleife (232) zur magnetischen Kopplung des RFID-Chips (231) an die Schlitzantenne aufweist.
Steckverbinder-Gehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der RFID-Tag (23) einen Faltdipol zur elektrischen Kopplung des RFID-Chips (231) an die Schlitzantenne aufweist.