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Die Erfindung bezieht sich auf ein elektrisches Installationsgerät und kann beispielsweise bei der Gebäudesystemtechnik verwendet werden.
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Aus der
DE 20111 776 U1 ist eine Anschlusseinheit für die Hausleittechnik mit einer an eine Busleitung anschließbaren Anschlusseinheit bekannt, wobei ein oder mehrere funktionsspezifische Erweiterungsmodule jeweils über Steckplätze mit der Anschlusseinheit verbindbar sind und Anschlüsse für den jeweiligen elektrischen Verbraucher aufweisen. Eine Buskopplungseinheit verbindet die Erweiterungsmodule mit der Busleitung. Bei der Montage wird ein Erweiterungsmodul automatisch an die innerhalb der Anschlusseinheit verlaufenden Strom- und Busleitungen angeschlossen.
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Aus der
DE 10 2004 016 604 A1 ist ein Ein-/Ausgabegerät der Gebäudesystemtechnik mit einem freiprogrammierbaren Melde- und Bedientableau bekannt, welches rückseitig von einem Unterputz-Einbaugehäuse umgeben ist. Es ist eine Frontplatte vorgesehen, in welcher ein Touchscreen-Element integriert ist. Vorzugsweise weist das Unterputz-Einbaugehäuse vielfältige Aufnahmemöglichkeiten (Slots) für Module (Ethernet, Video, Funk) auf.
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Im Rahmen bestehender Systeme in der Elektroinstallationstechnik, insbesondere der Gebäudesystemtechnik, sind elektrische Installationsgeräte bekannt, welche sich beispielsweise mit Hilfe einer geeigneten Inbetriebnahmesoftware programmieren lassen. Es wird hierzu beispielsweise auf den Katalog 2006 der Busch-Jaeger Elektro GmbH, Seiten 344–353, Katalog-Nr. BJE 0001-0-0985/08.05/0502-B, dpi 401481 hingewiesen. 9 zeigt ein den Stand der Technik dokumentierendes elektrisches Installationsgerät der Gebäudesystemtechnik und zwar auf der linken Seite eine schematische Schaltungsanordnung der wesentlichen Baukomponenten (logischer Geräteaufbau) und auf der rechten Seite im oberen Bereich eine Sicht auf ein Bedienteil (physikalischer Geräteaufbau) und im unteren Bereich eine Sicht auf eine Unterputzeinheit (physikalischer Geräteaufbau). Das elektrische Installationsgerät besteht aus zwei Hauptkomponenten, einem Bedienteil 1 und einer Unterputzeinheit 6.
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Das auf die Unterputzeinheit 6 aufsteckbare Bedienteil (Applikationsmodul) 1 weist eine einfache Benutzerschnittstelle 2 und eine Schnittstelle 5 zur Unterputzeinheit 6 auf. Besitzt das Bedienteil 1 eine hinreichend komplexe Funktionalität, so wird auch im Bedienteil 1 eine Verarbeitungseinheit 3 vorgesehen, welche einen nichtflüchtigen Speicher 4 aufweist. Diese Verarbeitungseinheit (Mikrocontroller) 3 ist zwischen Benutzerschnittstelle 2 und Schnittstelle 5 geschaltet.
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Im Regelfall sind die Ressourcen in der Unterputzeinheit 6 aus Kostengründen lediglich für einfache Standardanwendungen vorgesehen. Die Unterputzeinheit 6 weist eine Schnittstelle 7 auf, welche über eine Verbindung 14 für Energieversorgung sowie eine Verbindung 15 für Kommunikation mit der Schnittstelle 5 verbunden ist. Eine einen nichtflüchtigen Speicher (z. B. EEPROM) 9 aufweisende Verarbeitungseinheit (Mikrokontroller) 8 ist einerseits mit der Schnittstelle 7, andererseits mit einer Busankopplung 10 verbunden, an welche ein Bussystem 12 angeschlossen ist. Sowohl die Schnittstelle 7 als auch die Verarbeitungseinheit 8 werden unter Verwendung einer Energieversorgung 11 versorgt, welche entweder über ein 230-Volt-Versorgungsnetz oder über das Bussystem 12 gespeist wird.
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Auf der rechten Seite der 9 sind im oberen Bereich mehrere Bedienelemente (Tastwippen) 19 sowie ein Abdeckrahmen 18 des Bedienteils 1 und im unteren Bereich ein Tragring 20, ein Gerätesockel 21 und die Schnittstelle 7 der Unterputzeinheit 6 zu erkennen. Bei der eingangs erwähnten Programmierung werden funktionsbestimmende Daten im Allgemeinen über das vorliegende Bussystem (beispielsweise KNX/EIB) 12 oder lokal an das elektrische Installationsgerät übertragen und im Speicher 9 abgespeichert.
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Über die Schnittstelle 5/7 zwischen Bedienteil 1 und Unterputzeinheit 6 (beispielsweise PEI – physical external interface im Kontext von KNX/EIB) werden Energieversorgung und Kommunikation zwischen den Verarbeitungseinheiten 3 und 8 realisiert. Um die funktionsbestimmenden Daten im Bedienteil 1 auswerten zu können, müssen diese unter Nutzung beider Verarbeitungseinheiten 3, 8 in den nichtflüchtigen Speicher 4 des Bedienteils 1 geladen werden. Somit werden Ressourcen im Sinne von Speicherplatz und Rechenzeit ineffizient genutzt. Des Weiteren wird der mögliche Funktionsumfang des elektrischen Installationsgerätes 1 + 6 durch die Wahl der Verarbeitungseinheit 8 in der Unterputzeinheit 6 definiert und damit gegenüber späteren Änderungen unflexibel.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein an Änderungen flexibel anpassbares elektrisches Installationsgerät anzugeben.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein elektrisches Installationsgerät,
- a) welches aus zwei über Schnittstellen trennbaren/verbindbaren Hauptkomponenten Bedienteil mit einer Benutzerschnittstelle und Unterputzeinheit mit einer Energieversorgung aufgebaut ist,
- b) wobei sowohl das Bedienteil als auch die Unterputzeinheit jeweils eine separate Verarbeitungseinheit mit einem nichtflüchtigen Speicher aufweisen,
- c) wobei die Unterputzeinheit mit einem Steckplatz zur optionalen Aufnahme eines Erweiterungsmoduls versehen ist,
- d) wobei das Erweiterungsmodul mit der Verarbeitungseinheit der Unterputzeinheit (6) und der Energieversorgung verbunden ist und einen nichtflüchtigen Speicher für die Abspeicherung funktionsbestimmender Daten aufweist
- e) und wobei zwischen den Schnittstellen nicht nur Verbindungen für die Energieversorgung und die Kommunikation vorgesehen sind, sondern zusätzlich eine Verbindung für den Speicherzugriff zwischen dem Erweiterungsmodul und der Verarbeitungseinheit inklusive Speicher des Bedienteils.
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Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, dass ein flexibles und effizientes Konzept für Geräte der Elektroinstallationstechnik vorgeschlagen wird. Funktionsbestimmende Daten des Installationsgerätes können jederzeit in einfacher Art und Weise geändert werden. Applikationen können „nachgeladen” werden. Das Konzept ist medienunabhängig, d. h. es ist universell für busfähige und nicht busfähige Installationsgeräte einsetzbar, auch ist keine spezielle Art des Busses vorgeschrieben. Das Installationsgerät wird nur dann mit einem Erweiterungsmodul bestückt, wenn der damit erzielbare Nutzen auch gewünscht wird, ansonsten ist der Betrieb des Installationsgerätes auch ohne Erweiterungsmodul möglich (Endkundenorientierung). Mit der vorgeschlagenen Plattform-Bauweise sind Fertigungsvorteile durch Modularität und letztlich Kostenvorteile verknüpft.
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Die Vorteile sind aus der nachstehenden Beschreibung ersichtlich.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert. Es zeigen:
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1 ein elektrisches Installationsgerät mit einfacher Benutzerschnittstelle und Erweiterungsmodul,
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2 ein als Dimmaktor ausgeführtes elektrisches Installationsgerät,
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3 ein elektrisches Installationsgerät mit einem Bedienteil ohne eigene Verarbeitungseinheit,
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4 ein elektrisches Installationsgerät mit komplexer Benutzerschnittstelle und Erweiterungsmodul,
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5 ein als Kompaktgerät ausgebildetes elektrisches Installationsgerät mit Benutzerschnittstelle und Erweiterungsmodul,
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6, 7, 8 unterschiedliche Ausführungsformen eines Erweiterungsmoduls,
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9 ein elektrisches Installationsgerät der Gebäudesystemtechnik gemäß dem Stand der Technik.
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In 1 ist ein elektrisches Installationsgerät mit einfacher Benutzerschnittstelle und Erweiterungsmodul dargestellt (linke Seite: logischer Geräteaufbau, rechte Seite: physikalischer Geräteaufbau von Bedienteil (oben) und Unterputzeinheit (unten)). Der Aufbau des Bedienteils 1 mit einfacher Benutzerschnittstelle 2, Verarbeitungseinheit 3, Speicher 4, Schnittstelle 5, Abdeckrahmen 18 und Bedienelemente 19 ist wie unter 9 beschrieben. Der Aufbau der Unterputzeinheit 6 mit Schnittstelle 7, Verarbeitungseinheit 8, Speicher 9, Busankopplung 10, Energieversorgung 11, Tragring 20 und Gerätesockel 21 ist wie unter 5 beschrieben. Zusätzlich ist in der Unterputzeinheit 6 ein Steckplatz zur optionalen Aufnahme eines Erweiterungsmoduls 13 vorgesehen. Dies erhöht die Flexibilität des elektrischen Installationsgerätes beträchtlich. Das Erweiterungsmodul 13 weist Anschlüsse für Verbindungen 22 mit der Schnittstelle 7, der Verarbeitungseinheit 8 und der Busankopplung 10 sowie eine Verbindung 24 mit der Energieversorgung 11 auf. Außer den Verbindungen 14, 15 ist eine zusätzliche Verbindung 16 für das Erweiterungsmodul (Speicherzugriff) zwischen den Schnittstellen 5 und 7 vorgesehen.
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Das als eigenständige Einheit in das elektrische Installationsgerät eingebrachte Erweiterungsmodul 13 enthält einen nichtflüchtigen Speicher zur Aufnahme der funktionsbestimmenden Daten. Der direkte Zugriff seitens beider Verarbeitungseinheiten 3, 8 auf das Erweiterungsmodul 13 wird dadurch ermöglicht, dass einerseits für den Speicherzugriff eine Technologie verwendet wird, welche den Zugriff mehrerer Teilnehmer erlaubt – beispielsweise I2C-Bus (inter-integrated circuit bus) – und andererseits die entsprechenden Datenleitungen – siehe Verbindungen 16 und 22 – an der Schnittstelle 5/7 zwischen Unterputzeinheit 6 und Bedienteil 1 und zwischen Erweiterungsmodul 13 und Schnittstelle 7/Verarbeitungseinheit 8/Busankopplung 10 zur Verfügung gestellt werden. Dies erhöht die Effizienz des elektrischen Installationsgerätes. Beim vorgeschlagenen I2C-Bus (Verbindungen 16/22) wird vorteilhaft eine schnelle serielle Verbindung genutzt.
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Diese erfindungsgemäße Ausgestaltung des elektrischen Installationsgerätes erlaubt den Einsatz von mehr als zwei Verarbeitungseinheiten 3, 8 sowie die Kommunikation dieser Verarbeitungseinheiten untereinander. Somit lassen sich die Vorteile auf Geräte anwenden, die weitere Verarbeitungseinheiten aufweisen, welche die funktionsbestimmenden Daten nutzen, beispielsweise Dimmaktoren mit zusätzlicher Verarbeitungseinheit. Ein Beispiel mit drei miteinander kommunizierenden Verarbeitungseinheiten 3, 8, 23 ist in 2 dargestellt, welche ein als Dimmaktor ausgeführtes elektrisches Installationsgerät zeigt. Die Unterputzeinheit 6 weist zusätzlich eine Verarbeitungseinheit 23 zur Bildung eines Dimmaktors auf. Diese Verarbeitungseinheit 23 kann dann vorteilhafterweise ebenfalls wie die Verarbeitungseinheiten 3 und 8 beispielsweise über den I2C-Bus (Verbindungen 22) auf den Speicher des Erweiterungsmoduls 13 zugreifen.
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Die Erfindung ist nicht auf elektrische Installationsgeräte der Gebäudesystemtechnik (beispielsweise unter Verwendung von EIB oder Powerline) beschränkt, sondern lässt sich universell auch bei elektrischen Installationsgeräten der konventionellen Elektroinstallationstechnik umsetzen. 3 zeigt hierzu ein elektrisches Installationsgerät mit einem Bedienteil ohne eigene Verarbeitungseinheit (linke Seite: logischer Geräteaufbau, rechte Seite: physikalischer Geräteaufbau von Bedienteil (oben) und Unterputzeinheit (unten)). Der Aufbau des Bedienteils 1 mit einfacher Benutzerschnittstelle 2, Schnittstelle 5, Abdeckrahmen 18 und Bedienelement 19 ist wie unter 9 beschrieben, wobei jedoch Verarbeitungseinheit 3 und Speicher 4 entfallen. Der Aufbau der Unterputzeinheit 6 mit Schnittstelle 7, Verarbeitungseinheit 8 und Energieversorgung 11, Tragring 20 und Gerätesockel 21 ist wie unter 9 beschrieben, wobei jedoch Speicher 9 und Busankopplung 10 entfallen und zusätzlich in der Unterputzeinheit 6 ein Steckplatz zur optionalen Aufnahme des Erweiterungsmoduls 13 inklusive der Verbindungen 22, 24 vorgesehen ist. Durch Einstecken eines entsprechenden Erweiterungsmoduls 13 können beispielsweise die folgenden elektrischen Installationsgeräte realisiert werden:
- • Konstantlichtregler mit Dimmung der Beleuchtung in Abhängigkeit des Tageslichts,
- • Azimutsteuerung, bei welcher ein „Astroprogramm” die Jalousie-Fahrzeiten automatisch an die jeweils aktuellen Sonnenaufgangszeiten und Sonnenuntergangszeiten anpasst,
- • Lichtszenensteuerung mit Vorgabe des Helligkeitsniveaus und der zugehörigen Übergangszeit (fade time).
- • Lichtmanagement, bei welchem Dimmer + Timer dafür sorgen, dass eine Beleuchtung zu festgelegten Schaltzeiten in festgelegten (unterschiedlichen) Helligkeitsstufen geschaltet wird.
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Diese Ausführungsbeispiele sind selbstverständlich auch bei den weiteren vorgeschlagenen elektrischen Installationsgeräten (mit Bussystem) realisierbar.
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4 zeigt ein elektrisches Installationsgerät mit einem Bedienteil 1, welches über eine komplexe Benutzerschnittstelle 17 UI – user interface) mit Display 26 + Bedienelementen (Tastwippen) 19 an Stelle einer einfachen Benutzerschnittstelle ausschließlich mit Bedienelementen verfügt, ansonsten entspricht der Aufbau dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 (linke Seite: logischer Geräteaufbau, rechte Seite: physikalischer Geräteaufbau von Bedienteil (oben) und Unterputzeinheit (unten)). Durch die erfindungsgemäße Realisierung des Gerätekonzepts in Richtung auf einen gemeinsamen Speicherzugriff können die funktionsbestimmenden Daten in einfacher Art und Weise über die zur Verfügung gestellte komplexe Benutzerschnittstelle 17 – respektive Display 26 + Bedienelemente 19 – bearbeitet werden, wodurch eine Konfiguration des elektrischen Installationsgerätes zur Laufzeit ermöglicht wird.
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Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf elektrische Installationsgeräte beschränkt, welche aus den beiden über Schnittstellen 5, 7 trennbaren/verbindbaren Hauptkomponenten Bedienteil 1 und Unterputzeinheit 6 aufgebaut sind, sondern ist vielmehr auch bei Kompaktgeräten einsetzbar, bei welchen Bedienteil und Unterputzeinheit in einem einzigen Gehäuse vereinigt sind. 5 zeigt ein derartiges Kompaktgerät 27 mit Benutzerschnittstelle 2, Verarbeitungseinheit 8, optionalem Erweiterungsmodul 13 inklusive Verbindungen 22, 24, Energieversorgung 11, Abdeckrahmen 18, Bedienelement 19, Tragring 20 und Gerätesockel 21 (linke Seite: logischer Geräteaufbau, rechte Seite: physikalischer Geräteaufbau mit Sicht auf das Kompaktgerät mit montiertem Bedienelement (oben) und demontiertem Bedienelement (unten)).
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Vorstehend wird davon ausgegangen, dass das elektrische Installationsgerät einen Steckplatz zur optionalen Aufnahme eines Erweiterungsmoduls aufweist. Der Vorteil des direkten Speicherzugriffs respektive des direkten Zugriffs auf das Erweiterungsmodul 13 von mehreren Verarbeitungseinheiten aus bleibt selbstverständlich erhalten, wenn das Erweiterungsmodul 13 inklusive Verbindungen 22, 24 und eventuell 16 bereits herstellerseitig fest eingebaut wird, bzw. lediglich ein nichtflüchtiger Speicher als eigenständige Einheit bzw. Erweiterungsmodul 13 eingebracht wird.
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Mit Hilfe von entsprechend ausgestalteten Erweiterungsmodulen 13 ist eine Anpassung des elektrischen Installationsgerätes an geänderte Anforderungen zu einem beliebigen Zeitpunkt möglich. Somit wird es beispielsweise möglich,
- • den Funktionsumfang eines elektrischen Installationsgerätes zu einem späteren Zeitpunkt durch Einsatz oder Austausch des Erweiterungsmoduls 13 zu erweitern → Upgrade,
- • die Software eines bereits im elektrischen Installationsgerät befindlichen Erweiterungsmoduls 13 zu aktualisieren → Update (Betriebssystemaktualisierung).
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Die Erweiterungsmodule 13 weisen stets einen nichtflüchtigen Speicher auf und können zusätzlich
- • über eine eigene Verarbeitungseinheit und/oder
- • über eine einfache Benutzerschnittstelle verfügen.
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Somit können beispielsweise alternative Inbetriebnahmeverfahren für die Gebäudesystemtechnik „nachgerüstet” werden.
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In diesem Zusammenhang zeigt
- • 6 ein Erweiterungsmodul 13 mit nichtflüchtigem Speicher 28 und einer eigenen Verarbeitungseinheit 29,
- • 7 ein Erweiterungsmodul 13 mit nichtflüchtigem Speicher 28, Verarbeitungseinheit 29 und einfacher Benutzerschnittstelle 30,
- • 8 ein Erweiterungsmodul 13 mit einfacher Benutzerschnittstelle, bei welchem mittels zweier Bedienelemente 31 dieser Benutzerschnittstelle beispielsweise unterschiedliche Betriebsarten eingestellt werden können.
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Für die an ein Bussystem angeschlossenen elektrischen Installationsgeräte sind durch Einsatz des Erweiterungsmoduls 13 beispielsweise folgende funktionalen Erweiterungen realisierbar:
- • es können alternative Inbetriebnahmeverfahren eingeführt werden
- • es ist eine Adaptierbarkeit auf andere Medien gegeben
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Bei allen Ausführungsbeispielen (Installationsgeräte mit/ohne Betrieb über Bus) können mittels des Erweiterungsmoduls 13 Applikationen „nachgeladen” werden.
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Auch wenn die vorstehend erläuterten Installationsgeräte eine Benutzerschnittstelle 2, 17 aufweisen, ist die Erfindung dennoch auf Installationsgeräte ohne derartige Benutzerschnittstelle anwendbar, z. B. bei Aktoren zum Deckeneinbau.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Bedienteil (Applikationsmodul)
- 2
- einfache Benutzerschnittstelle
- 3
- Verarbeitungseinheit
- 4
- nichtflüchtiger Speicher
- 5
- Schnittstelle
- 6
- Unterputzeinheit
- 7
- Schnittstelle
- 8
- Verarbeitungseinheit
- 9
- nichtflüchtiger Speicher
- 10
- Busankopplung
- 11
- Energieversorgung
- 12
- Bussystem
- 13
- Erweiterungsmodul
- 14
- Verbindung für Energieversorgung
- 15
- Verbindung für Kommunikation
- 16
- Verbindung für Erweiterungsmodul (Speicherzugriff)
- 17
- komplexe Benutzerschnittstelle
- 18
- Abdeckrahmen
- 19
- Bedienelemente (Tastwippen)
- 20
- Tragring
- 21
- Gerätesockel
- 22
- Verbindung für Erweiterungsmodul
- 23
- Verarbeitungseinheit
- 24
- Verbindung mit der Energieversorgung
- 25
- Energieversorgungsleitungen
- 26
- Display
- 27
- Kompaktgerät
- 28
- nichtflüchtiger Speicher
- 29
- Verarbeitungseinheit
- 30
- Benutzerschnittstelle
- 31
- Bedienelement