HF-dichtes Schaltinterface

Die Erfindung betrifft ein HF-dichtes Schaltinterface.

Die elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) bezeichnet die Eigenschaft einer elektrischen technischen Gerätschaft, nicht durch ungewollte elektrische oder elektromagnetische Wechselwirkungen weitere elektrische Gerätschaften zu beeinflussen und selbst nicht durch weitere elektrische Gerätschaften beeinflusst zu werden.

Zur Kontrolle der elektromagnetischen Verträglichkeit von elektrischen Gerätschaften wird häufig ein abstrahlsicherer Raum benutzt, um mögliche äußere Störquellen zu minimieren und eine verlässliche EMV-Messung zu ermöglichen. Auch in Hochsicherheitszonen, wie etwa behördlichen oder unternehmerischen Besprechungsräumen, werden die Räumlichkeiten häufig mit einem elektromagnetischen Schirmungssystem versehen, um eine Ausstrahlung von sensiblen Informationen zu verhindern und die Räumlichkeiten abhörsicher zu gestalten. Bei einem Magnetresonanztomograph (MRT) können elektromagnetische Störfelder und selbst bewegte ferromagnetischen Massen, wie Aufzüge oder Autos, die Bildqualität verschlechtern und zu einer Fehldiagnose führen, weswegen auch MRT-Räume elektromagnetisch abgeschirmt sind.

Die Abschirmung der Räume wird häufig so realisiert, dass die Wände der Räume mit einer leitenden Schicht, etwa einer Kupferfolie oder Stahlblech, bedeckt werden. Dadurch entsteht ein faradayscher Käfig in dem alle elektromagnetischen Wellen, insbesondere auch hochfrequente (HF) elektromagnetische Wellen, wie sie etwa in der Telekommunikation verwendet werden, abgeschirmt werden. Zusätzlich müssen elektrische Ab-und Zuleitungen für den abgeschirmten Raum mit einem EMV-Filter ausgestattet werden, um eine Ausbreitung von Störfeldern durch die Leitungen zu verhindern. Je nach Leistungsaufnahme und Anzahl der Leitungen können die EMV-Filter zu einem erheblichen Kostenfaktor anwachsen. Werden außerdem noch mehrere EMV- Filter benutzt, können die Ableitströme sich zu einer Größe aufsummieren, die einen Fehlerstrom-Schutzschalter zum Auslösen bringen kann. Nichtsdestotrotz ist es in vielen Anwendungen nötig, ein Schaltsignal von außerhalb des abgeschirmten Raumen in den abgeschirmten Raum, oder andersherum, zu leiten.

Daher ist ein HF-dichtes Schaltinterface, das keine EMV- Filter benötigt und dazu universell anwendbar und robust ist, wünschenswert .

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein HF-dichtes Schaltinterface bereitzustellen, das robust, universell anwendbar ist und keine Ableitströme erzeugt.

Die vorliegende Aufgabe wird durch das HF-dichte Schaltinterface nach Anspruch 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungen und potentielle Anordnungen sind den weiteren Ansprüchen zu entnehmen.

Es wird ein HF-dichtes Schaltinterface beschrieben, das eine Schirmung aus elektrisch leitfähigem Material aufweist, die einen ersten und einen zweiten Halbraum elektromagnetisch voneinander abschirmt und ein Loch aufweist. Ein Hohlleiter aus einem elektrisch leitfähigen Material, welcher eine Längsachse und einen Hohlraum entlang der Längsachse besitzt, ist formschlüssig in dem Loch angeordnet und galvanisch mit der Schirmung verbunden. Außerdem weist das HF-dichte Schaltinterface einen mechanischen Signalüberträger auf, der verschiebbar durch den Hohlraum des Hohlleiters angeordnet ist. Ein Schalter ist in dem zweiten Halbraum angeordnet und dazu ausgestaltet, mechanisch von dem mechanischen Signalüberträger betätigt zu werden.

Indem ein mechanischer Signalüberträger zur Informationsübertragung, konkret zum Umschalten des Schalters, verwendet wird, wird es vermieden, einen elektrischen Leiter zur Signalübertragung durch die Schirmung vom ersten Halbraum in den zweiten Halbraum zu benutzen. Ein solcher Leiter würde die elektromagnetische Abschirmung, insbesondere auch für hohe Frequenzen, deutlich vermindern.

Durch den Hohlraum im Hohlleiter kann eine Freistelle in der Schirmung generiert werden, die eine mechanische Informationsübertragung vom ersten zum zweiten Halbraum ermöglicht. Zum anderen kann der Hohlleiter als elektromagnetischer Filter wirken, der die Übertragung von elektromagnetischen Wellen durch die Schirmung verhindert. Je nach Geometrie, Größe und Füllung besitzt jeder Hohlleiter eine Grenzfrequenz. Die zur Grenzfrequenz korrespondierende Grenzwellenlänge ist bei einem Hohlleiter mit einem quadratischen Querschnitt das Doppelte der Kantenlänge des Hohlleiters. Über der Grenzfrequenz ist der Hohlleiter für elektromagnetische Wellen ausbreitungsfähig. Unterhalb der Grenzfrequenz werden elektromagnetische Wellen jedoch stark gedämpft, so dass eine Ausbreitung durch den Hohlleiter verhindert wird. Die Kombination, eine HF-dichte Freistelle in der Schirmung durch einen Hohlleiter zu realisieren und diese mittels eines mechanischen Signalüberträgers zur Informationsübertragung auszunutzen, ermöglicht es, ein HF-dichtes Schaltsinterface bereitzustellen, das robust, kompakt und wartungsarm ist. Der simple Mechanismus ist selbst für einen Laien leicht verständlich, so dass ein Fachmann Montage und Wartung ohne weitere Schulung durchführen kann.

Da in diesem Schaltinterface kein EMV-Filter verwendet wird, können auch keine Ableitströme auftreten. Zum einen bedeutet das, dass etwaigen Informationen, die auf einen Ableitstrom aufgeprägt sein können, nicht durch unautorisierte Dritte ausgelesen werden können. Zum anderen kann hier kein Ableitstrom zu einem ungewollten Auslösen von einem Fehlerstrom-Schutzschaltern führen. Darüber hinaus überzeugt das HF-dichte Schaltinterface, im Gegensatz zur Alternative mit EMV-Filtern, mit einer geringen Verlustleistung.

Ein HF-dichtes Schaltinterface nach der vorliegenden Erfindung zeichnet sich weiterhin mit seiner universellen Anwendbarkeit aus, da es für jedes elektrische Gerät, das einen Schalter besitzt, verwendet werden kann.

Der Hohlraum kann einen Durchmesser von weniger als 10 mm und insbesondere weniger als 5 mm haben. Die Grenzfrequenz, unter der eine Ausbreitung einer elektromagnetischen Welle durch den Hohlraum gedämpft wird, hängt äußerst stark von der Grundfläche und Größe der Grundfläche ab. Die Grenzwellenlänge für einen quadratischen Hohlleiter beträgt zum Beispiel Ä _G = 2*a, wobei a die Kantenlänge des Rechtecks ist, wogegen die Grenzwellenlänge für eine kreisrunde Grundfläche des Hohlleiters ÄG=n/l,84*D=1,7*D ist, wobei D der Durchmesser ist. Bei einer vergleichbaren Größe hat ein Hohlleiter mit einem runden Grundriss also eine niedrigere Grenzwellenlänge und entsprechend eine höhere Grenzfrequenz als ein Hohlleiter mit einem quadratischen Grundriss. Eine Minimierung oder Begrenzung des Durchmessers des Hohlleiters führt zu einer hohen Grenzfrequenz, unter der der Hohlleiter die Ausbreitung von elektromagnetischen Wellen dämpft.

Einerseits ist es nötig, dass der mechanische Signalüberträger durch den Hohlleiter passt. Andererseits benötigt der mechanische Signalüberträger eine gewisse mechanische Stabilität, um seine Funktion zuverlässig auszufüllen. Bei einem Durchmesser des Hohlraums von 10 mm bzw. 5 mm ergibt sich idealisiert eine Grenzfrequenz von 1,75 GHz bzw. 3,5 GHz, die oberhalb der gängigsten Frequenzen der Telekommunikationstechnik liegen. Die Ausbreitung der elektromagnetischen Wellen, selbst im hochfrequenten Bereich der Telekommunikationstechnik, wird bei den gewählten Durchmessern stark unterdrückt. Gleichzeitig ist bei den gewählten Durchmessern, bei geeigneter Materialwahl, für eine ausreichende mechanische Stabilität des mechanischen Signalüberträgers gesorgt.

Weiterhin kann der Hohlleiter länger als 20 mm und vor allem länger als 40 mm lang sein. Ein längerer Hohlleiter sorgt für eine stärkere Dämpfung. Eine Länge des Hohlleiters von 20 mm kann bereits eine Dämpfung von > 100 dB in einem großen Frequenzbereich erzeugen. Eine Länge von mehr als 40 mm kann die Dämpfung weiterhin erhöhen.

Der Hohlleiter kann eine Wandstärke von 0,5 bis 2,5 mm haben. Zum einen ist die Wandstärke des Hohlleiters, solange sie dicker ist als die Eindringtiefe einer auftreffenden elektromagnetischen Welle, nicht bestimmend für die Funktion als Hohlleiter. Daher würde es sich anbieten, auf Grund von Ressourcenschonung, eine möglichst geringe Wandstärke zu realisieren. Zum anderen dient der Hohlleiter in der vorliegenden Erfindung nicht nur als Hohlleiter, sondern kann auch den mechanischen Signalüberträger stabilisieren. In der Praxis hat sich eine Wandstärke von 0,5 mm bis 2,5 mm als vorteilhafter Kompromiss erwiesen.

Der Hohlleiter und/oder die Schirmung können aus Stahlblech, verzinkten Stahlblech, Stahl, Eisen, Nickel oder einem anderen elektrisch leitenden und magnetischen Material bestehen. Diese Leiter zeichnen sich durch eine hohe elektrische Leitfähigkeit und einer hohen

Korrosionsbeständigkeit aus, weswegen sie für die meisten Anwendungen geeignet sind. Außerdem werden diese Materialien häufig für die elektromagnetische Schirmung von Räumen verwendet, so dass das HF-dichte Schaltinterface sich problemlos einfügen lässt.

Wird das HF-dichte Schaltsinterface hingegen für eine Anwendung gebraucht, bei der starke magnetische Felder erzeugt werden können, kann der Hohlleiter und/oder die Schirmung aus Kupfer, Aluminium, Messing oder einem anderen elektrisch leitenden und nicht-magnetischen Material bestehen. Starke Magnetfelder treten beispielsweise bei MRT- Geräten auf. Mit Hilfe von nicht-magnetischen sowie leitenden Materialien wird vermieden, dass die magnetische Kräfte auf die Schirmung wirken und beispielsweise Vibrationen hervorrufen . Ferner kann das HF-dichte Schaltinterface eine mechanische Auslenkungseinheit in dem ersten Halbraum aufweisen, die dazu ausgestaltet sein kann, den mechanischen Signalüberträger entlang der Längsachse des Hohlleiters vom ersten Halbraum in Richtung des zweiten Halbraums zu verschieben, wobei der mechanische Signalüberträger auf Grund der Verschiebung den Schalter betätigen kann. Die mechanische Auslenkungseinheit kann beispielsweise als Hebel, Knopf oder Anker ausgebildet sein und kann dazu ausgestaltet sein, das HF-dichte Schaltinterface zu betätigen. Es ist ebenfalls möglich, die mechanische Auslenkungseinheit mit dem mechanischer Signalüberträger zu koppeln, um somit die Verschiebung des mechanischen Signalüberträgers zu kontrollieren. Weiterhin kann die mechanische Auslenkungseinheit auch mit einer rückstellenden Mechanik, wie etwa einer Feder, verbunden sein, damit die Auslenkungseinheit nach Betätigung wieder zur Ausgangsposition zurückkehrt.

Vorzugsweise kann die mechanische Auslenkungseinheit ein Teil von einem Relais oder einem Klappanker-Relais sein oder dazu ausgestaltet sein, durch ein Relais betätigt zu werden. Ein Relais kann eine Spannungsquelle, einen Relais-Schalter, eine Spule und einen Anker, der auch als mechanischer Signalüberträger wirken kann, beinhalten. Wird der Stromkreis mit dem Relais-Schalter geschlossen, wirkt das magnetische Feld der Spule auf den Anker, so dass eine Positionsänderung des Ankers und des mechanischen Signalüberträgers folgt. Der Einsatz eines Relais ermöglicht den zum Relais gehörenden Relais-Schalter frei positionieren zu können und nicht auf einen Schaltmechanismus beschränkt zu sein, der direkt am HF- dichten Schaltinterface anliegt. Zusätzlich werden, durch die elektromagnetische Schirmung, die Stromkreise im ersten Halbraum potentialfrei gegenüber möglichen Stromkreisen im zweiten Halbraum gehalten, wodurch Brummschleifen vermieden werden können.

Der Hohlleiter kann kreiszylinderförmig oder zylinderförmig sein. Kreiszylinderförmige Hohlleiter haben im Vergleich zu quaderförmigen Hohlleiter den Vorteil eine höhere Grenzfrequenz zu haben und somit einen größeren Frequenzbereich zu dämpfen.

Vornehmlich kann der mechanische Signalüberträger stabförmig sein. Durch die simple Form und den Verzicht auf etwaige Krümmungen kann sich der mechanische Signalüberträger nicht verfangen oder gar im Hohlleiter stecken bleiben. Außerdem erleichtert eine stabförmige Ausgestaltung des mechanischen Signalüberträgers den Einbau in das HF-dichte Schaltinterface .

Des Weiteren kann der mechanische Signalüberträger eine oder zwei keilförmige Enden aufweisen. Diese keilförmigen bzw. angespitzten Enden können als Wellensumpf im Hohlleiter fungieren und die elektromagnetische Schirmung durch den Hohlleiter weiterhin verbessern.

Zudem kann der mechanische Signalüberträger aus einer Keramik bestehen. Die mechanische Stabilität einer Keramik erlaubt es, mechanischer Signalüberträger mit wenigen Millimetern Durchmesser auszubilden, die dennoch der stetigen Belastung im HF-dichten Schaltinterface gewachsen sind. Zusätzlich sind Keramiken besonders beständig gegenüber Abrieb, der beim Verschieben des mechanischen Signalüberträgers unvermeidbar ist. Isolierende Keramiken haben den Vorteil die Funktion des

Hohlleiters kaum zu beeinflussen. Der Hohlleiter kann auf seiner Innenfläche Rillen aufweisen. Diese können kreisrund auf der Innenfläche des Hohlleiters angeordnet sein. Die Rillen können dabei helfen, die Ausbreitung von elektromagnetischen Wellen in höheren Moden stärker zu unterbinden, falls diese in bestimmten Anwendungen bevorzugt auftreten. Auf diese Weise kann der Hohlleiter, außer durch Variation des Innendurchmesser und der Länge, weiterhin für die tatsächliche Anwendung und die vorliegende elektromagnetische Abstrahlung angepasst werden.

In einer sehr zweckdienlichen Anordnung kann mindestens ein HF-dichtes Schaltinterface nach der vorliegenden Erfindung mit einem Endgerät verbunden werden, wobei das Endgerät dazu ausgestaltet sein kann, durch den Schalter ein- und ausgeschalten zu werden. Das Endgerät kann jedes Gerät sein, das einen Schalter aufweist. Insbesondere profitieren beispielsweise Messgeräte, Lüftungsklappen, Stellmotoren, Steuerungseinheiten, Kamerasysteme, Sicherheitssysteme, Verschließmechanismen, Leuchtmittel oder Rollladen von dem HF-dichten Schaltinterface, da es bei diesen Endgeräten häufig zweckdienlich ist, diese durch die Schirmung hindurch an- oder auszuschalten. Tatsächlich besitzen EMV-dichte Räume sehr häufig keine Fenster, da diese eine elektromagnetische Abschirmung des Raumes erschweren. Die Problematik den Schalter in Dunkelheit finden zu müssen, kann vermieden werden, indem das Leuchtmittel bereits außerhalb des abgeschirmten Raumes durch das HF-dichte Schaltinterface umschaltbar ist.

Eine weitere vorteilhafte Anordnung kann mindestens zwei HF- dichte Schaltinterface nach der vorliegenden Erfindung und einen Elektromotor aufweisen, wobei der Elektromotor mit den beiden Schaltern verbunden sein kann und der Elektromotor dazu ausgestaltet sein kann, durch die Schalter an und ausgeschaltet zu werden sowie die Drehrichtung zu ändern. In viele Elektromotoren, vor allem auch in Kondensatormotoren, ist die Phaseninformation des Stroms äußerst wichtig, da über eine die Phaseninformation die Drehrichtung festgelegt wird und über eine Verschiebung der Phase, beispielsweise mit Hilfe eines Kondensators, die Drehrichtung geändert werden kann. Bei üblichen EMV-Filtern kann jedoch die Phaseninformation verloren gehen, bzw. die Phase geändert werden, wodurch ein Betrieb eines Elektromotors mit einem EMV-Filter erschwert wird. Diese Schwierigkeit kann mit dem HF-dichten Schaltinterface umgegangen werden.

Überdies kann ein geschirmter Raum mit einer Seitenwand, in der ein HF-dichtes angeordnet ist, und einem Endgerät, das dazu ausgelegt ist über den Schalter gesteuert zu werden und auf der gegenüberliegenden Seite der Seitenwand angeordnet ist, vorteilhaft sein. Ein geschirmter Raum kann beispielsweise zur Messung der elektromagnetischen Verträglichkeit, als abhörsicherer Besprechungsraum oder als MRT-Raum benötigt werden. In all diesen Anwendungen kann es sinnvoll sein ein Endgerät, das innerhalb bzw. außerhalb des geschirmten Raumes vorliegt, von außerhalb bzw. innerhalb des geschirmten Raumes aktivieren zu können ohne die Abschirmung des Raumes zu verschlechtern.

Das Endgerät kann selbstverständlich jedes Gerät sein, das sich mit einem Schalter steuern lässt. Jedoch profitieren Messgeräte, Lüftungsklappen, Stellmotoren, Steuerungseinheiten, Kamerasysteme, Sicherheitssysteme, Verschließmechanismen, Leuchtmittel oder Rollladen besonders von der vorliegenden Erfindung, da es bei diesen Endgeräten häufig zweckdienlich ist, diese durch die Schirmung hindurch an- oder auszuschalten.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von schematischen Darstellungen näher beschrieben.

Figur 1 zeigt eine schematische Querschnittsansicht eines HF- dichten Schaltinterfaces nach der vorliegenden Erfindung.

Figur 2 zeigt eine Fotografie des ersten Halbraums eines HF- dichten Schaltinterfaces nach der vorliegenden Erfindung.

Figur 3 zeigt eine Fotografie des weiten Halbraums eines HF- dichten Schaltinterfaces nach der vorliegenden Erfindung.

Figur 4 zeigt eine schematische Verschaltung, wobei vier Leichtmittel mit vier HF-dichten Schaltinterfaces nach der vorliegenden Erfindung verbunden sind.

Figur 5 zeigt eine schematische Verschaltung, wobei ein Elektromotor mit zwei HF-dichten Schaltinterfaces nach der vorliegenden Erfindung verbunden ist.

In Figur 1 wird eine schematische Querschnittsansicht eines Ausführungsbeispiels eines HF-dichten Schaltinterfaces 1 nach der vorliegenden Erfindung gezeigt. Eine Schirmung 2 aus elektrisch leitfähigem Material teilt den Raum in einen ersten, hier linken, und einen zweiten, hier rechten,

Halbraum 3a, 3b auf und schirmt diese elektromagnetisch voneinander ab.

Die Schirmung 2 weist ein Loch auf, in dem ein Hohlleiter 4 aus einem elektrisch leitfähigen Material formschlüssig angeordnet ist, wobei der Hohlleiter 4 galvanisch mit der Schirmung 2 verbunden ist. Der Hohlleiter 4 weist weiterhin einen Hohlraum entlang seiner Längsachse auf, wodurch der Hohlleiter 4 offen an den Grundflächen ist. Im Hohlraum des Hohlleiters 4 ist ein mechanischer Signalüberträger 5 angeordnet, der verschiebbar ist. Im zweiten Halbraum 3b ist ein Schalter 6 angeordnet, der durch eine Verschiebung des mechanischen Signalüberträgers 5 mechanisch betätigt werden kann. Mit dieser Anordnung ist es möglich, ein Signal durch die Schirmung 2 zu übertragen ohne einen elektrischen Leiter zu verwenden, der die elektromagnetische Abschirmung, insbesondere auch für hohe Frequenzen, deutlich mindern würde.

Indem der Hohlleiter 4 in die Schirmung 2 eingesetzt wird, wird durch den Hohlraum eine Freistelle in der Schirmung 2 generiert, die eine mechanische Informationsübertragung vom ersten zum zweiten Halbraum 3a, 3b ermöglicht, wobei der Hohlleiter 4 als elektromagnetischer Filter wirkt, der eine Übertragung von elektromagnetischen Signalen und Störungen durch die Schirmung 2 unterbindet. Abhängig von Eigenschaften wie der Form und der Abmessung hat der Hohlleiter 4 eine Grenzfrequenz, wobei sich elektromagnetische Wellen, deren Frequenz über der Grenzfrequenz liegt, durch den Hohlleiter 4 ausbreiten können und elektromagnetische Wellen, deren Frequenz unterhalb der Grenzfrequenz liegt, stark gedämpft werden. Auf diese Weise wird eine Ausbreitung von elektromagnetischen Wellen und Störungen, die eine Frequenz unterhalb der Grenzfrequenz besitzen, durch den Hohlleiter 4 verhindert. Die zur Grenzfrequenz korrespondierende Grenzwellenlänge ist bei einem Hohlleiter 4 mit einem quadratischen Querschnitt das Doppelte der Kantenlänge des Hohlleiters 4. Der Hohlleiter 4 kann beispielsweise quadratisch, rechteckig, kreiszylinderförmig oder zylinderförmig sein, kann aber auch jegliche andere Form haben, die für den Anwendungsbereich von Vorteil ist. Die Grenzwellenlänge für einen quadratischen Hohlleiter 4 beträgt zum Beispiel Ä _G = 2*a, wobei a die Kantenlänge des Rechtecks ist. Ist die Grundfläche kreisrund ist die Grenzwellenlänge des Hohlleiters 4 ÄG=n/l,84*D=1,7*D, wobei D der Durchmesser des Hohlleiters 4 ist. Wenn die Kantenlänge a denselben Betrag wie der Durchmesser D hat, besitzt ein Hohlleiter 4 mit einem runden Grundriss demnach eine niedrigere Grenzwellenlänge und entsprechend eine höhere Grenzfrequenz als ein Hohlleiter 4 mit einem quadratischen Grundriss .

Da die Grenzfrequenz abhängig von den Abmessungen des Hohlleiters 4 ist, ist es von besonderem Interesse einen geeigneten Durchmesser auszuwählen. Der Durchmesser des Hohlleiters 4 begrenzt die Stärke des mechanischen Signalüberträgers 5, der jedoch nicht zu dünn sein darf, um eine gewisse Stabilität zu haben und seine Funktion zuverlässig ausfüllen zu können. Ist der Durchmesser des Hohlraums 10 mm bzw. 5 mm, ergibt sich idealisiert eine Grenzfrequenz von 1,75 GHz bzw. 3,5 GHz, wodurch selbst die hochfrequenten elektromagnetischen Wellen der 5G-Technologie gedämpft werden. Ein Hohlleiter 4 mit einem Hohlraum, der einen Durchmesser von weniger als 10 mm hat, unterdrückt die Ausbreitung von elektromagnetischen Wellen, vor allem auch im hochfrequenten Bereich der Telekommunikationstechnik.

Die Wandstärke des Hohlleiters 4 ist nicht bedeutend für die Funktion als Filter, solange sie dicker ist als die Eindringtiefe einer auftreffenden elektromagnetischen Welle. Um Material einzusparen, würde es sich eigentlich anbieten, eine möglichst geringe Wandstärke festzulegen. Der Hohlleiter 4 hat aber nicht nur die Funktion als Filter, sondern dient in der vorliegenden Erfindung auch als Träger und Stabilisator für den mechanischen Signalüberträger 5. Daher ist eine Wandstärke von 0,5 mm bis 2,5 mm vorteilhaft.

Über die Länge des Hohlleiters 4 lässt sich die Dämpfung einstellen. Ein längerer Hohlleiter 4 sorgt für eine stärkere Dämpfung. Bereits ab einer Länge von 20 mm kann der Hohlleiter, abhängig von der Frequenz, eine Dämpfung von über 100 dB aufzeigen. Wird der Hohlleiter 4 noch länger ausgeführt, kann die Dämpfung noch weiter angehoben werden. Außerdem kann der Hohlleiter 4 auf seiner Innenfläche Rillen aufweisen. Diese können kreisrund auf der Innenfläche des Hohlleiters 4 angeordnet sein und beispielsweise als Gewinde auf der Innenfläche des Hohlleiters 4 ausgebildet sein. Durch die Rillen kann die Übertragung von elektromagnetischen Wellen in höheren Moden reduziert werden. Damit kann der Hohlleiter 4, neben einer Modifikation des Innendurchmessers und der Länge, mit den Rillen an die tatsächliche Anwendung und die vorliegende elektromagnetische Abstrahlung angepasst werden.

Die einfach Funktionsweise des HF-dichten Schaltinterface 1 ist selbst für einen Laien leicht verständlich, so dass ein Fachmann Montage und Wartung ohne weitere Schulung durchführen kann. Ein HF-dichtes Schaltinterface 1 nach der vorliegenden Erfindung zeichnet sich weiterhin mit seiner universellen Anwendbarkeit aus, da es für jedes elektrische Gerät, das einen Schalter 6 besitzt, verwendet werden kann. Im ersten Halbraum 3a, in Figur 1 auf der linken Seite, ist schematisch ein Relais 15 gezeigt. Das Relais 15 beinhaltet eine Spannungsquelle 11, eine Spule 12 und eine mechanische Auslenkungseinheit 7, die im Ausführungsbeispiel in Figur 1 als Anker ausgeführt ist. Wird das Relais 15 aktiviert, erzeugt die Spule 12 ein magnetisches Feld, das auf den Anker, der direkt daneben angeordnet ist, wirkt und es anzieht. Bei der Auslenkung des Ankers durch das Magnetfeld wird der benachbarte mechanische Signalüberträger in Richtung des zweiten Halbraums 3b verschoben und betätigt den im zweiten Halbraum 3b angeordneten Schalter 6.

Die mechanische Auslenkungseinheit 7 muss kein Anker sein, sondern kann beispielsweise als Hebel, Knopf oder anderweitig ausgebildet sein. Wird der mechanische Signalüberträger 5 mit der Auslenkungseinheit 7 gekoppelt, kann die Position des mechanischen Signalüberträgers 5 mit der Auslenkungseinheit 7 kontrolliert werden. Außerdem kann die mechanische Auslenkungseinheit 7 auch mit einer rückstellenden Mechanik, beispielsweise einer Feder, gekoppelt werden, um die Auslenkungseinheit 7 nach der Aktivierung wieder in die Ruheposition zu bringen.

Der Einsatz eines Relais 15 ermöglicht, den zum Relais 15 gehörenden Relais-Schalter 17 frei positionieren zu können und nicht auf einen Schaltmechanismus beschränkt zu sein, der direkt am HF-dichten Schaltinterface 1 anliegt. Die elektromagnetische Schirmung 2 sorgt dafür, dass die Stromkreise im ersten Halbraum 3a potentialfrei gegenüber Stromkreisen im zweiten Halbraum 3b sind, wodurch Brummschleifen vermieden werden können. In Figur 2 wird eine Fotografie des ersten Halbraums 3a eines HF-dichten Schaltinterfaces 1 gezeigt. Hier sind mehrere HF- dichte Schaltinterfaces 1 direkt nebeneinander angeordnet.

Ein Relais 15 ist auf einer an der Schirmung 2 angebrachten Leiterplatte 10 platziert. Kabel 13 versorgen das Relais 15 mit der benötigten Spannung. Über den Spulen 12 sind jeweils die Anker positioniert, die den mechanischer Signalüberträger 5 bei Betätigung des Relais 15 verschieben.

Der Hohlleiter 4 ist mit der Schirmung 2 verschweißt und somit sowohl formschlüssig als auch galvanisch mit dieser verbunden. Alternativ könnte der Hohlleiter 4 beispielsweise auch an die Schirmung 2 gelötet oder eingepresst werden. Andere Fügungstechniken, die eine formschlüssige und galvanische Verbindung ermöglichen, sind ebenfalls möglich. Die Schirmung 2 ist in diesem Ausführungsbeispiel aus einem Stahlblech gefertigt, kann jedoch auch aus verzinkten Stahlblech, Stahl, Eisen, Nickel oder einem anderen elektrisch leitenden und magnetischen Material bestehen. Die genannten Materialien sind sowohl für den Hohlleiter 4 als auch für die Schirmung 2 geeignet, da sie eine hohe elektrische Leitfähigkeit und eine hohe

Korrosionsbeständigkeit aufweisen. Ferner lässt sich ein HF- dichtes Schaltinterface 1 aus diesen Materialien einfach in die Schirmung 2 von Räumen integrieren, da diese Materialien häufig für die elektromagnetische Schirmung 2 von Räumen eingesetzt werden.

In Anwendungen und Umgebungen, in denen starke magnetische Felder und Kräfte wirken können, bietet es sich an, leitende nicht-magnetische Materialien wie Kupfer, Aluminium oder Messing zu verwenden. Starke Magnetfelder treten beispielsweise bei MRT-Geräten auf. Mit Hilfe von nicht- magnetischen Materialien wird vermieden, dass die magnetische Kräfte auf die Schirmung 2 wirken und Vibrationen hervorrufen oder das Schaltinterface 1 möglicherweise sogar beschädigt.

In Figur 3 wird eine Fotografie des zweiten Halbraums 3b eines HF-dichten Schaltinterfaces 1 nach der vorliegenden Erfindung gezeigt. Mehrere Schalter 6, von denen drei in Figur 3 gezeigt werden, sind nebeneinander auf einer Leiterplatte 10 angeordnet. Aus der Schirmung 2 ragen die mechanischen Signalüberträger hervor, die bei einer Verschiebung jeweils einen Schalter 6 betätigen können. Die Schalter 6 sind unabhängig voneinander und können jeweils eine eigene Funktion ausfüllen und jeweils mit einem Endgerät verbunden sein.

Der mechanische Signalüberträger ist in dieser Ausführungsform stabförmig. Das unkomplizierte Design, das auf jegliche Krümmung und Vorsprünge verzichtet, erleichtert nicht nur die Herstellung und den Einbau, sondern sorgt auch dafür, dass sich der mechanische Signalüberträger nicht im Hohlleiter 4 verfangen oder stecken bleiben kann. In der in Figur 3 gezeigten Ausführungsform besteht der mechanische Signalüberträger aus einer Keramik. Er kann aber auch aus einem anderen Material bestehen, wobei nicht leitende Materialien bevorzugt werden, da sie die Funktion des Hohlleiters 4 als Filter kaum beeinflussen.

Eine Keramik als Material für den mechanischen

Signalüberträger zu verwenden hat den Vorteil, dass auf Grund der mechanischen Widerstandsfähigkeit der mechanische Signalüberträger mit nur wenigen Millimetern Durchmesser ausgebildet werden kann, wobei dieser der stetigen Belastung im HF-dichten Schaltinterface 1 trotzdem standhalten kann. Außerdem sind Keramiken hart, wodurch ein Abrieb wegen der Verschiebung des mechanischen Signalüberträgers verringert wird. Der mechanische Signalüberträger kann weiterhin eine oder zwei keilförmige oder spitze Enden aufweisen, wobei die keilförmigen bzw. angespitzten Enden als Wellensumpf im Hohlleiter 4 wirken. So kann elektromagnetische Schirmung 2 zwischen den ersten und zweiten Halbraum 3a, 3b erhöht werden. Wird der mechanische Signalüberträger 5 als Wellensumpf verwendet, bietet es sich an ein leitendes Material zu gebrauchen.

Figur 4 zeigt eine schematische Verschaltung, wobei vier Leuchtmittel 8 mit vier HF-dichten Schaltinterfaces 1 verbunden sind. Der Kasten aus gestrichelten Linien deutet den zweiten Halbraum 3b an, der elektromagnetisch abgeschirmt vom ersten Halbraum 3a ist, wobei dieser außerhalb des gestrichelten Kasten liegt. Eine Spannungsquelle 11 mit 230 V Spannung und einer Frequenz von 60 Hz versorgt die Schaltung mit Elektrizität.

Von einer Zuleitung zweigt im ersten Halbraum 3a jeweils vom Nullleiter und Außenleiter eine Leitung ab, mit der vier Relais 15 versorgt werden, die parallel geschalten sind und jeweils ein HF-dichtes Schaltinterface 1 nach der vorliegenden Erfindung betätigen können. Um im abgeschirmten Raum eine Stromversorgung bereitzustellen, ohne die elektromagnetische Abschirmung zu beinträchtigen, wird ein EMV-Filter 14 zur Abschirmung der Leitung verwendet.

Die vier Leuchtmittel 8 im zweiten Halbraum 3b werden vom EMV-Filter 14 mit Elektrizität versorgt, wobei die Leuchtmittel 8 parallel verschalten sind und die Außenleitung, die mit den Leuchtmitteln 8 verbunden sind, jeweils einen Schalter 6, der zum HF-dichten Schaltinterface 1 gehört, aufweist. Wird ein zum Relais 15 gehörender Relais- Schalter 17 im ersten Halbraum 3a aktiviert bzw. geschlossen, wird der zum HF-dichten Schaltinterface 1 gehörende Schalter 6 im zweiten Halbraum 3b aktiviert bzw. geschlossen und somit das Leuchtmittel 8 umgeschaltet. Die vier Leuchtmittel 8 können jeweils unabhängig voneinander geschalten werden.

In Figur 5 wird eine schematische Verschaltung gezeigt, in der ein Elektromotor 9, der einen Rollladen 16 antreibt, mit dem HF-dichten Schaltinterface 1 verbunden ist. Der Kasten aus gestrichelten Linien deutet hier, im Gegensatz zu Figur 4, den ersten Halbraum 3a an, der elektromagnetisch abgeschirmt vom zweiten Halbraum 3b ist, wobei dieser außerhalb des gestrichelten Kasten liegt.

Eine Spannungsquelle 11 mit 230 V Spannung und einer Frequenz von 50/60 Hz versorgt die Schaltung mit Elektrizität, wobei die Spannungsquelle 11 im zweiten Halbraum 3b angeordnet ist. Um im abgeschirmten Raum eine Stromversorgung bereitzustellen, ohne die elektromagnetische Abschirmung zu beinträchtigen, wird ein EMV-Filter 14 zur Abschirmung der Leitung verwendet. Von der Zuleitung zweigt im ersten Halbraum 3a jeweils vom Nullleiter und Außenleiter eine Leitung ab, mit der zwei Relais 15 versorgt werden, die parallel geschalten sind und jeweils ein HF-dichtes Schaltinterface 1 nach der vorliegenden Erfindung betätigen können. Im zweiten Halbraum 3b ist ein Elektromotor 9 angeordnet, der einen elektrischen Rollladen 16 antreiben kann, und über Abzweigungen von der Zuleitungen mit Elektrizität versorgt wird. Der Elektromotor 9 weist drei elektrische Anschlüssen auf, wobei eine davon mit der Nullleitung verbunden ist. Je nachdem welcher der beiden anderen Anschlüsse mit Strom versorgt wird, kann eine Drehrichtung des Elektromotors 9 eingestellt und der Rollladen 16 entsprechend geöffnet oder geschlossen werden.

Zwischen der Zuleitung und den zwei Anschlüssen, die mit der Außenleitung verbunden ist, ist jeweils ein Relais-Schalter 17 angeordnet, der zu einem HF-dichten Schaltinterface 1 gehört. Wird ein zum Relais 15 gehörender Relais-Schalter 17 im ersten Halbraum 3a aktiviert bzw. geschlossen, wird der zum HF-dichten Schaltinterface 1 gehörende Schalter 6 im zweiten Halbraum 3b aktiviert bzw. geschlossen und die Drehrichtung des Elektromotors 9 umgeschaltet. Somit kann man aus einem abgeschirmten Raum elektrische Rollladen 16, die außerhalb der Schirmung 2 liegen, bedienen.

In vielen Elektromotoren 9, vor allem auch in Kondensatormotoren, ist die Phaseninformation des Stroms äußerst wichtig, da über die Phaseninformation die Drehrichtung festgelegt wird und über eine Verschiebung der Phase, beispielsweise mit Hilfe eines Kondensators, die Drehrichtung geändert wird. Bei üblichen EMV-Filtern 14 kann die Phaseninformation verloren gehen, bzw. die Phase geändert werden, wodurch ein Betrieb eines Elektromotors 9 mit einem EMV-Filter 14 erschwert wird. Diese Schwierigkeit kann mit dem HF-dichten Schaltinterface 1 umgegangen werden.

Das zu schaltende Endgerät muss kein Leuchtmittel 8 oder Elektromotor 9 sein. Es kann sich um jedes Endgerät handeln, das durch den Schalter 6 ein- und ausgeschalten werden kann. Insbesondere profitieren beispielsweise auch Messgeräte, Lüftungsklappen, Stellmotoren, Steuerungseinheiten, Kamerasysteme, Sicherheitssysteme oder Verschließmechanismen von dem HF-dichten Schaltinterface 1, da es bei diesen Endgeräten häufig zweckdienlich ist, diese durch die Schirmung 2 hindurch an- oder auszuschalten.

Der Einsatz eines HF-dichten Schaltinterface 1 nach der vorliegenden Erfindung in abgeschirmten Räumen ist besonders vorteilhaft. Das HF-dichte Schaltinterface 1 ist hierbei in einer geschirmten Seitenwand integriert, wobei ein Endgerät, das dazu ausgelegt ist über den Schalter 6 gesteuert zu werden und auf der gegenüberliegenden Seite der Seitenwand angeordnet ist. Ein geschirmter Raum kann beispielsweise zur Messung der elektromagnetischen Verträglichkeit, als abhörsicherer Besprechungsraum oder als MRT-Raum benötigt werden. In all diesen Anwendungen kann es sinnvoll sein ein Endgerät, das innerhalb bzw. außerhalb des geschirmten Raumes vorliegt, von außerhalb bzw. innerhalb des geschirmten Raumes aktivieren zu können ohne die Abschirmung des Raumes zu verschlechtern. Eine Isolationsprüfung, in der überprüft wird ob der erste Halbraum 3a elektromagnetisch vom zweiten Halbraum 3b abgeschirmt ist, ist mit handelsüblichen Messgeräten problemlos möglich.

Bezugszeichenliste

1 Schaltinterface

2 Schirmung 3a erster Halbraum

3b zweiter Halbraum

4 Hohlleiter

5 mechanischer Signalüberträger

6 Schalter 7 mechanische Auslenkungseinheit

8 Leuchtmittel

9 Elektromotor

10 Leiterplatte

11 Spannungsquelle 12 Spule

13 Kabel

14 EMV-Filter

15 Relais

16 Rollladen 17 Relais-Schalter