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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Verteilung elektrischer
Energie an eine veränderbare Anzahl von Verbrauchern, insbesondere
eine Verteilvorrichtung für elektrische Energie innerhalb
einer datenverarbeitenden Anlage.
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Aus
dem Stand der Technik sind diverse Arten von Vorrichtung zur Verteilung
elektrischer Energie an eine durch einen Anwender auch ohne Werkzeug
sicher veränderbare Anzahl von Verbrauchern bzw. Abnehmern
bekannt, insbesondere in Form sog. Steckerleisten bzw. Steckdosenleisten
mit einem flexiblen Anschlusskabeln. Aus dem Haushaltsbereich sind
derartige Steckdosenleisten mit z. B. drei weiblichen Steckplätzen
und einem beleuchteten Ein-/Ausschalter weit verbreitet. An diese
Steckdosenleisten können flexibel null bis drei elektrische
Verbraucher angeschlossen werden. Für das sog. häusliche
Arbeitszimmer bzw. Home-office werden neuerdings auch Steckdosenleiste
mit einer Schutzfunktion gegen Netz-Überspannung angeboten.
Ferner sind Steckdosenleisten bekannt, in denen nachgeordnete Steckplätze über
einen ausgezeichneten Steckplatz nach einem Master-Slave-Schema
schaltbar sind. Ein Anwendungsbereich ist das Energiesparen an PC-Arbeitsplatzen,
indem der ausgezeichnete Steckplatz einem PC zugewiesen wird und
alle sonstigen Gerätschaften vom Monitor über
Scanner, Drucker oder Schreibtischbeleuchtung an den nachgeordneten Steckplätze
angeschlossen werden.
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Aus
dem besonders sicherheitsrelevanten Bereich einer flexiblen Energieverteilung
innerhalb datenverarbeitender Anlagen sind darüber hinaus
Steckdosenleiste bekannt, die je Steckerleiste mit einer festgelegten
Anzahl von Steckplätzen ein zentrales Messmittel zur Leistungserfassung
aufweisen. Ein jeweiliger Stand kann dann je noch Ausführungsform
einer Steckerleiste an diese abgelesen oder in sonstiger Form erfasst werden.
Während die aus dem Haushalts- und Homeoffice-Bereich her
bekannten Steckdosenleisten nur bis zu einer angegebenen Leistungsgrenze
auch dauerhaft betriebssicher sind und damit im Zuge thermischer Überlastung
häufig der Auslöser für Wohnungsbrände
sind, sind die vorstehend genannten Steckerleisten dahingehend intelligentere
Lösungen, als sie eine maximale Grenze elektrischer Leistung überwachen
oder deren Überschreiten auch melden können.
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Ferner
sind in diesem Bereich auch Steckdosenleiste mit Ein-/Aus-Schalter
bekannt. An einige Modelle können zusätzlich externe
Sensoren angeschlossen werden, z. B. zur Messung von Temperatur
und/oder Humidität bzw. Luftfeuchte.
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Eine
weitere bekannte Vorrichtung der genannten Art ist eine per Ethernet
bzw. Web adressierbare und Passwort-geschützte Steckdosenleiste
zum Einsatz in Intranet-Anwendungen. Diese Vorrichtung findet auch
in größeren und nur beschränkt zugänglichen
Netzwerken Einsatz. Ihre Entwicklung basiert auf der Erkenntnis,
dass Server, Switches, Router usw. erfahrungsgemäß hin
und wieder abstürzen, wobei dann zur Abhilfe selbstverständlich
kein noch so ausgefeiltes Management-Tool oder eine sonstige Software
mehr helfen kann. Es muss in diesem Fall jemand den Netzschalter
vor Ort physikalisch betätigen. Das ist nicht nur lästig, es
kann in weitverzweigten Netzen mit hohem Aufwand an Zeit und Geld
verbunden oder gar unmöglich sein. Das gilt insbesondere
für Systeme, deren Betrieb und Wartung im Zuge von sog.
Outsourcing-Maßnahmen verlagert worden sind. Diese bereits
häufig anzutreffende Konstellation hat zur Folge, dass
an einem jeweiligen Standort eines betroffenen Systems – zumal
nachts – keine Person zur Verfügung steht, die
Zugang zu den Serverräumen hat oder für ein schnelles
Eingreifen benachrichtigt werden könnte. Es ist daher eine
Steckdosenleiste mit vier Kaltgeräte-Steckdosen, Ethernet-Anschluss
und eigenem Webserver entwickelt worden. Der integrierte Webserver
lässt sich per Browser von extern über eine IP-Adresse
ansprechen. Das Aus- und wieder Einschalten kann damit jederzeit
von jedem Ort aus sehr schnell, bequem und protokollierbar vorgenommen
werden.
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Verfügt
der Benutzer zum Beispiel als Outsourcing-Kunde lediglich über
das Passwort für eine bestimmte Steckdose, an der sein
Gerät angeschlossen ist, so wird für ihn nur diese
eine Steckdose über den Browser sichtbar und bedienbar.
Er kann dann – beispielsweise wenn er den verbindenden
Router neu starten muss – per Button eine Auto-Restart-Funktion
aktivieren und damit veranlassen, dass nur diese eine Steckdose
der Steckdosenleiste das angeschlossene Gerät abschaltet
und automatisch z. B. nach einer Minute wieder durch Einschalten
hochfährt.
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Die
bekannte Steckdosenleiste ist mit einer seriellen Schnittstelle
nach dem V.24-Standard für eine Konfiguration
Ort über einen PC versehen. Nach dieser Konfiguration wird
die bekannte Steckdosenleiste über ein gebräuchliches
sog. Patchkabel mit dem Ethernet verbunden und ist sogleich betriebsbereit.
Von einem TCP/IP-fähigen und mit einem gängigen
Browser ausgestatten Computer aus kann die Einrichtung, der Betrieb und
auch ein Eingriff vorgenommen werden. Eine jeweilige Hardwareplattform
oder ein Betriebssystem des Computersystems sind aufgrund der Entkopplung
durch die TCP/IP-Verbindung für den Betrieb und das Funktionieren
dieser bekannten Vorrichtung unwichtig.
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Es
ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine robuste und zuverlässige
Weiterentwicklung einer Vorrichtung der Eingangs genannten Art unter
Erweiterung deren Funktionalität und zur verbesserten Steuerung
der Verteilung elektrischer Energie zu schaffen.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß in einer Vorrichtung
zur Verteilung elektrischer Energie an eine veränderbare
Anzahl von Verbrauchern über Schnittstellen, wobei die
Vorrichtung einen eigenen Web-Server und ein Mittel zur Messung
der elektrischen Leistung umfasst und die Schnittstellen über
den Web-Server schaltbar sind, dadurch gelöst, dass jede
Schnittstelle bzw. Steckdose einen zugeordneten Leistungsmesser aufweist,
der zur Datenübermittlung mit dem Webserver verbunden ist.
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Damit
ist erstmals die technische Möglichkeit geschaffen worden,
nicht nur jede einzelne Schnittstelle bzw. Steckdose ein- oder auszuschalten,
sondern jeweils auch detaillierte Informationen zu erhalten und
auf Basis z. B. einer elektrischen Leistungsaufnahme Kontrolle auszuüben.
Damit ist es nun auch auf Basis von gemessenen Parametern, wie der
individuellen momentanen elektrischen Leistungsaufnahme und anderen Messzuständen,
möglich, auf einen Funktionszustand eines an einer bestimmten
Schnittstelle angeschlossenen Geräte zu schließen.
Auf derartigen Informationen aufbauend werden in Ausführungsformen
nachfolgend auch Möglichkeiten beschrieben, komplexe Funktionsfolgen
automatisiert ablaufen zu lassen.
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Nachfolgend
wird die Erfindung unter Bezugnahme auf Ausführungsbeispiele
anhand von Abbildungen der Zeichnung zur Darstellung weiterer Merkmale
und Vorteile näher erläutert. In der Zeichnung
zeigen:
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1:
eine prinzipielle Darstellung einer Vorrichtung gemäß vorliegender
Erfindung;
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2a und 2b:
eine schematisierte Darstellung von Vorder- und Rückseite
einer ersten Ausführungsform mit fünf freien Steckplätzen
zum Einbau in einen standardisierten 19'' Schrank,
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3a und 3b:
eine schematisierte Darstellung von Vorder- und Rückseite
einer weiteren Ausführungsform mit fünf freien
Steckplätzen und Erweiterungsmöglichkeit unter
Nutzung bereits vorhandener Datenkommunikations- und Anzeigemittel;
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4a und 4b:
eine schematisierte Darstellung von Vorder- und Rückseite
einer weiteren Ausführungsform mit sechs freien Steckplätzen
und Erweiterungsmöglichkeit unter Nutzung bereits vorhandener Datenkommunikations-
und Anzeigemittel.
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Über
die verschiedenen Abbildungen der Zeichnung hinweg werden für
gleiche Elemente stets die gleichen Bezeichnungen und Bezugszeichen
verwendet.
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Die
Abbildung von 1 zeigt eine prinzipielle Darstellung
einer Vorrichtung 1 gemäß vorliegender
Erfindung, die über nicht weiter dargestellte Art und Weise
an ein einphasiges Stromnetz angeschlossen ist, das durch Phase
L und Null-Leiter N angedeutet ist. Neben einer Festinstallation
ist auch eine Verbindung der Vorrichtung 1 über
eine sog. Kaltgerätesteckverbindung möglich und
ins Ermessen eines jeweiligen Elektroinstallateurs unter Beachtung
der elektrischen Anforderungen des Einzelfalls gestellt. Regelmäßig
wird jedoch an dieser Stelle eine Kaltgerätesteckverbindung
vorgesehen sein.
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Die
Vorrichtung 1 umfasst in sich eine Anzahl von jede Schnittstellen 2 bzw.
Steckdosen. Dabei ist jeder dieser Steckdosen 2 einem eigenen
Leistungsmesser 3 zugeordnet, der seinerseits zur Datenübermittlung über
eine Datenverbindung 4 mit einer Elektronikeinheit 5 unter
Zuordnung einer festen Adresse mit dem Webserver 6 verbunden
ist. Die Elektronikeinheit 5 hat ferner die Aufgabe, die
adressierbare Steckdose 2 über ein Relais 7 oder
einen Leistungsschalter auf interne oder externe Anforderung hin
ein- oder abzuschalten.
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Beim
Webserver 6 laufen Datenverbindungen 4 entsprechend
der Anzahl der jeweils in der Vorrichtung 1 vorgesehenen
Anzahl von Steckdosen 2 ein. In dem Webserver 6 erfolgt
eine Umsetzung von Messergebnissen und sonstigen Informationen der
Elektronikeinheiten 5 der einzelnen Steckdosen 2 zusammen
mit einer Adresse einer jeweiligen Steckdose 2 und durch
eine Datenverbindung 8 eine Übergabe in eine LAN-Struktur,
wobei der Webserver 6 auch mit dem Internet verbunden sein
kann.
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2a und 2b zeigten
eine schematisierte Darstellung von Vorder- und Rückseite
einer ersten Ausführungsform einer Vorrichtung 1 mit
fünf freien Steckplätzen 2 zum Einbau
in einen standardisierten 19'' Schrank. Die Vorrichtung 1 ist
hierbei logisch in einen Kontroll- und Anzeigenteil K und in deren
leistenförmigen Fortsetzung ein Leistungsmodul M unterteilt.
Der Kontrollteil K umfasst neben Kontroll-Leuchten 10 als
Belegungs- bzw. Statusanzeigen für jeden der Steckdosen 2,
einen Daten-Anschluss 11 zur Erstkonfiguration der Vorrichtung 1,
einen Anschluss 12 für den Webserver 6 in
Form eines RF45-Steckeranschlusses, eine Lampe 13 oder
LED als Netzspannungskontrollanzeige und einen Reset-Taster 14.
Die äußere LED Statusanzeige dient zur Orientierung
direkt vor einem mit der Vorrichtung 1 ausgestattetem Schrank.
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Das
Leistungsmodul M umfasst im vorliegenden Ausführungsbeispiel
fünf Steckdosen 2 als Leistungsabgabestellen und
eine Steckdose 9 als Zuführung der insgesamt benötigten
elektrischen Energie. Die Abgabestellen 2 sind als weibliche
Stockdosen ausgeführt, die Zuführung 9 als
männlicher Steckkontakt.
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Auf
der Rückseite der Vorrichtung 1 sind am Kontrollteil
K weitere Anschlüsse vorgesehen. Hier sind in getrennten
Blocks Digitalanschlüsse 15 und Analoganschlüsse 16 angeordnet.
Als frei anschließbares Zubehör sind für
die Vorrichtung hier vorgesehen:
- • Temperaturfühler
oder Platin-Temperatursensor
- • Humiditäts- bzw. Feuchtefühler
- • Rauchmelder
- • Wassermelder
- • Türkontakt
- • Türöffner
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In
Form dieser 19'' Steckdosenleiste ermöglicht die Vorrichtung
in einer Ausführungsform das Schalten, Messen und Steuern
von fünf Verbrauchern über LAN und das Internet.
Die Messdaten Spannung, Strom und Leistung jeder einzelnen Dose
werden gemessen und können für das Steuern der
einzelnen Ausgänge verwendet werden. Ebenso eignet sich
die Steckdosenleiste auch für den Neustart von Servern
und Netzwerkgeräten. Das eingesetzte einfache Netzwerkverwaltungsprotokoll,
kurz SNMP, bietet für weitere Variationen eine freigelegte
Schnittstelle. Das Protokoll liefert gezielte Einblicke in jede
SNMP-fähige Komponente und gibt bei Bedarf auch Anweisungen.
Als Netzwerkelement kann die Vorrichtung 1 so von einer
zentralen Station aus überwacht und gesteuert werden. Durch
eine energiesparende Abschaltung können in einfacher Art
und Weise neben Neustarts und Sicherheitsabschaltungen im Fall von
Defekten auch erste Schritte zu einem Green IT-Management genommen
werden.
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Durch
die Leistungsmessung im Leistungsmesser
3 können
an jeder Steckdose
2 neben Strom I und Spannung U und Leistung
P auch Wirk-, Schein- und Blindleistung gemessen und in der angeschlossenen Elektronik
ausgewertet werden. Die jeweiligen Parameter können beispielhaft
mit einer oder mehreren der folgenden Operationen verbunden werden:
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Zudem
verfügt die Steckdosenleiste in der vorliegenden Form über
zwei nicht weiter im Detail dargestellte PT100 Temperaturanschlüsse
als Eingänge für ein 100 Ohm Kaltleiter-Platin-Widerstandsthermometer, zwei
Analogeingänge und vier Digitaleingänge. Hier
können Türkontakte, Brandmelder, Wassermelder, Luftfeuchtigkeitsfühler
usw. angeschlossen werden. Über den Digitalausgang kann
z. B. ein Türöffner angesteuert werden. Die vorstehend
beispielhaft angegebenen Parameter können unabhängig
voneinander die Steuerung der einzelnen Ausgänge sowie
einzelne, zeitlich gestaffelte und/oder kombinierte Informations-
und/oder Kontrollfunktionen übernehmen. Gestaffelte Reaktionen
können z. B. nach ansteigender Temperatur bei nachfolgend
steigendem Stromfluss so aussehen, dass erst nur eine Temperatur-Information
an einen Anwender übersandt wird und dann mit ansteigendem
Stromfluss ein konkreter Hinweis auf eine mögliche Störung
eines angeschlossenen Gerätes mit nachfolgender automatischer
Prüfung der Funktionalität dieses Gerätes
in Form eines Pop-up Fensters abgeschickt wird.
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Die
Vorrichtung 1 wird mittels Webserver 6 in die
Netzwerkumgebung integriert. Vorteilhafterweise wird hier ein kommerziell
erhältlicher XPort-Webserver des Herstellers Lantronics
eingesetzt. Die IP-Adresse der Vorrichtung 1 lässt
sich fest vergeben oder dynamisch über einen DHCP-Server
beziehen.
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Die
Vorrichtung meldet aufgrund von Abweichungen
- • Eindringen
von Feuer und Wasser
- • Einbruch
- • Schalten
- • Abschalten bei kritischen Leistungsaufnahmen
mit
definierbarer Zeitverzögerung. Auf Grund der frei definierbaren
Schwellwerte kann eine Meldung an eine frei zu vergebende E-Mail
Adresse verschickt oder ein Pop-up Fenster bei einem entfernt befindlichen
Anwender aufgerufen werden.
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Die
Schaltzustände der Dosen bleiben nach einem Stromausfall
erhalten und werden in einer von dem Benutzer frei definierten Reihenfolge
und Zeitabständen wieder eingeschalten. Ein Programmier-
und Schaltzustand bleibt bei Stromausfall erhalten, womit ein Datenverlust
vermieden wird. Ferner wird ein lückenloses Reporting durch
ein elektronisches Überwachungsprotokoll sichergestellt.
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Vorliegend
erfolgt nur eine Erstkonfiguration über die serielle Schnittstelle.
Alle anderen Einstellungen können komfortabel über
jeden gängigen Webbrowser vorgenommen werden.
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An
zwei Schmalseiten der Vorrichtung 1 sind in den 2a, 2b Einbauwinkel 17 angedeutet.
Die Bauhöhe der dargestellten Vorrichtung 1 entspricht
nur einer Höheneinheit, in der Datentechnik regelmäßig
mit der Abkürzung HE bezeichnet. 1 HE entspricht 1,75 inch
bzw. ca. 4,45 cm.
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Nicht
in diesen Ansichten darstellbar ist die geringe Bautiefe der Vorrichtung 1.
Hierdurch ist eine Einbau auch an bekannten Rasterschienen an einer
Rückseite eines handelsüblichen Serverschrankes
möglich, der zur besseren Belüftung und Wärmeabfuhr
i. d. R. offen und zugänglich ist. Bekannte Schränke
sind tiefer als Einschübe mit Servern oder Festplattenpaketen,
so dass eine Vorrichtung 1 ohne Beanspruchung auch nur einer
separaten Höheneinheit, unter maximaler Platzausnutzung
genau dort eingebaut werden kann, wo die Stromanschlusskabel zur
Versorgung der datenverarbeitenden Anlagen bzw. deren Bestandteile
mit elektrischer Energie angeordnet sind.
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3a und 3b stellt
analog zu den 2a und 2b schematisiert
die Vorder- und Rückseiten einer weiteren Ausführungsform
mit fünf freien Steckplätzen 2 dar. Diese
bauliche Einheit ist nun durch eine Erweiterungsmöglichkeit
um ein mechanisch und elektrisch ankoppelbares Modul M unter Nutzung
bereits vorhandener Datenkommunikations- und Anzeigemittel des Kontrollteil
K verlänger- bzw. erweiterbar.
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Eine
weitere alternative Ausführungsform der in den 2a und 2b skizzierten
Grundform einer Vorrichtung 1 ist in den Abbildungen der 4a und 4b schematisiert
mit Vorder- und Rückseite in modularem Aufbau dargestellt.
Hier sind in einem nun auch physikalisch als Einheit vom dem Kontaktteil
K getrennt aufgebauten Modul M sechs freie Steckplätze 2 vorgesehen.
Diese Anordnung bietet zudem eine Erweiterungsmöglichkeit
unter Nutzung der bereits vorhandener Datenkommunikations- und Anzeigemittel
der Kontrollteil K durch elektrisch kontaktierendes Anstecken, Einschrauben
und/oder Einrasten eines oder mehrerer weiterer Steckplatz-Module
M an das Kontrollteil K als Basismodul. Ein derartiges Grundelement
M wird mit einem Basismodul bzw. Kontrollteil K verbunden, wobei
das Kontrollteil im Wesentlichen dem von 3a, 3b entspricht.
Dabei ist in den Abbildungen der 4a und 4b der
Anschluss 9 als Kabelanschluss angedeutet, kann aber auch
an einer freien Außenfläche des Basismoduls bzw.
Kontrollteils K als Stecker 2b ausgeführt werden,
um eine Anwendung üblicher flexibler Kaltgeräte-Anschlussleitungen
zu ermöglichen. Unter prinzipieller Beibehaltung der von
den vorhergehend beschriebenen Ausführungsformen her bekannten Baulänge
ist hierdurch aber in dem Modul M Platz für sechs Steckplätze
geschaffen worden. Auch der Grundgedanke einer Bedienung und Bestückung
bzw. Beschaltung von einer Seite her kann gemäß der
Abbildungen der 4a und 4b weitestgehend
aufrecht erhalten werden.
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Die
vorstehend beschriebene Einteilung mit sechs Steckplätzen 2 in
einem Modul M ist sehr vorteilhaft, da in Einschüben mit
3 bis 5 HE Servermodule mit i. d. R. drei Netzteilen und einer Leistungsaufnahme
von 1,8 kW am Markt üblich sind. Mit einer Vorrichtung 1 gemäß 4a können
damit die sechs Netzteile von zwei Servern in einem Schrank versorgt
werden, wobei eine übliche Grenz-Stromstärke von
16 A in der Vorrichtung 1 auf Dauer nicht überschritten
werden würde.
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Die
Vorrichtung 1 ist dann in der angedeuteten Weise durch
ein weiteres Grundelement M um zusätzliche Steckplätze
in vorbestimmten Schrittweiten erweiterbar. Das Kontrollteil K wird
in der angedeuteten Weise z. B. hinsichtlich der Anzahl von Kontroll-Leuchten 10 und
der mit Bezug auf 1 dargestellten Verbindungen
zum Webserver entsprechend vorbereitet und als Basiselement ausgebaut.
Damit kann auch eine jenseits des 19''-Maßes verlängerte
Vorrichtung 1 gebildet werden, die dann z. B. parallel
zu einen Lochraster an einer Rückwandung eines Serverschrankes
oder in einer Seitenwandung befestigt wird, um dann ebenfalls bei
minimalem Raumbedarf und einer Bauhöhe von 0 HE und guter
Zugänglichkeit noch mehr voll überwachte Steckdosen 2 zur
Verfügung stellen zu können. Damit ist eine modulare
Vorrichtung 1 beschrieben worden, die neben einer zentralen
Versorgung und Überwachung einer größeren
Anzahl kleinerer Verbraucher auch flexibel an übliche Schrankgrößen
von 22, 36 und 42 HE anpassbar ist.
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Seine
Einsatzfelder hat die vorstehend in mehreren Ausführungsformen
beschriebene Vorrichtung 1 u. a.:
- • als
Serverschranküberwachung z. B. Informationsterminals, Bankautomaten,
VoIP-Anlagen, ...)
- • zum Arbeitsplatzmanagement z. B. Kostenkontrolle
des Arbeitsplatzes, Abschaltung von Labor-Equipment, ...)
- • als Produktionskontrolle z. B. Serienstandüberwachung,
Systemtest, Automatisierung, ...)
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Vorrichtung
- 2
- Schnittstelle
- 2a
- Kaltgerätesteckdose
(weiblich)
- 2b
- Kaltgerätesteckdose
(männlich)
- 3
- Leistungsmesser
- 4
- Datenverbindung
- 5
- Elektronik
- 6
- Webserver
- 7
- Relais/Leistungsschalter
- 8
- Datenverbindung
vom Webserver zum LAN
- 9
- Zuführung
elektrischer Energie
- 10
- Kontroll-Leuchten/Belegungs-
bzw. Aktivitätsanzeige
- 11
- Daten-Anschluss
zur Erstkonfiguration der Vorrichtung 1
- 12
- LAN-Anschluss
- 13
- Lampe/LED
als Netzspannungskontrollanzeige
- 14
- Reset-Taster
- 15
- Digitalanschlüsse
- 16
- Analoganschlüsse
- 17
- Einbauwinkel
- 18
-
- P
- elektrische
Leistung
- L
- Phase
- N
- Null-Leiter
- K
- Kontroll-
und Anzeigenteil
- M
- Leistungsmodul
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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