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Die Erfindung betrifft eine modulare Vorrichtung zur Auswertung eines oder mehrerer Zustände eines Schaltschrankbauteils.
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Aus dem Stand der Technik sind Überspannungsschutzgeräte bekannt, die eine optische Anzeige zur Meldung des Ausfalls einer Schutzeinrichtung bzw. einzelner Schutzelemente aufweisen. Die optische Anzeige kann dabei beispielsweise mechanischer Art sein, z. B. ein Farbwechsel eines Farbbandes in einem Sichtfenster, oder elektronischer Art sein, z. B. ein Aufleuchten oder ein Farbwechsel eines Leuchtmittels.
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Zur Steuerung der Anzeige kann eine geeignete Ansteuerung mittels einer Auswerteeinrichtung oder eines mechanischen Kontaktes vorgesehen sein.
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Dabei stellt eine optische Anzeige eine schnelle Überprüfung des Zustandes des Schutzelementes vor Ort zur Verfügung. D. h. zur Kontrolle muss die jeweilige Anzeige am Einbauort begutachtet werden.
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Eine derartige Kontrolle ist jedoch zeitintensiv und kostenintensiv. Insbesondere bei größeren und/oder verteilten Anlagen stellt dies einen enormen Aufwand dar. Weiterhin wäre es zwar wünschenswert solche Schutzeinrichtungen erreichbar zu verbauen, jedoch ist dies nicht überall möglich, insbesondere bei nachgerüsteten Anlagen.
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Um diesem Nachteil zu entgehen, werden z. B. moderne Überspannungsschutzgeräte mit einer Fernmeldeeinrichtung versehen mittels derer ein Zustand oder ein Zustandswechsel einer entfernten Anzeige oder Auswerteeinrichtung mitgeteilt werden kann. Beispielhaft hierfür sei auf
WO 2009/135833 verwiesen. Es ist jedoch ein großer Nachteil dieser Überspannungsschutzgeräte mit einer integrierten Fernmeldeeinrichtung, dass diese in aller Regel einen größeren Bauraum benötigen. Weiterhin sind die dabei häufig anzutreffenden mechanischen Fernmeldekontakte fehleranfällig. Zudem führt eine in aller Regel notwendige galvanische Trennung zwischen den zu schützenden Kreisen und den Fernmeldekreisen zu einer weiteren Komplexität des Überspannungsschutzgerätes und in aller Regel auch zu einem vergrößerten Bauvolumen.
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In größeren Anlagen findet dabei aus Kostenersparnis häufig ein Summenalarm Verwendung, bei dem eine Vielzahl von Überspannungsschutzgeräte mittels einer einzigen entfernten Anzeige oder Auswerteeinrichtung verbunden sind, so dass nur der grobe Ort, z. B. auf Schaltschrankebene, eines Fehlers bekannt ist.
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Allerdings sind diese Überspannungsschutzgeräte vergleichsweise teuer, so dass ein Austausch bestehender Überspannungsschutzgeräte gegen moderne Überspannungsschutzgeräte in der Regel nicht erwogen wird. Aber auch der Austausch solcher alten Geräte gegen neue Geräte ist mit erheblichen Kosten verbunden, da unter Umständen eine komplette Anlage für den Wechsel stillgelegt werden muss. Zudem ist ein eventueller Summenalarm nachteilig, da dieser nicht unmittelbar Aufschluss über das betroffene Gerät und damit die abgesicherte Anlage ermöglicht, d. h. es bedarf dennoch einer gezielten Vorortkontrolle.
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Weiterhin sind die bisherigen Systeme in aller Regel proprietär, so dass lediglich Geräte eines Herstellers verwendet werden können.
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Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der Erfindung die Vorteile einer Fernmeldeeinrichtung für eine Vielzahl von Schalschrankbauteilen kostengünstig zur Verfügung zu stellen.
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Die Aufgabe wird gelöst durch eine Modulare Vorrichtung zur Auswertung eines oder mehrerer Zustände eines Schaltschrankbauteils. Die modulare Vorrichtung weist eine Einrichtung oder mehrere Einrichtungen zur Befestigung der Vorrichtung an dem Schaltschrankbauteil oder an einer Schiene, an der das Schaltschrankbauteil montiert ist, sowie zumindest einen Sensor zur Erkennung einer Anzeige des Schaltschrankbauteils auf. Weiterhin weist die modulare Vorrichtung einen weiteren Sensor zur Erkennung eines oder mehrerer weiterer Betriebsparameter des Schaltschrankbauteils, wobei der oder die weiteren Betriebsparameter nicht an dem Schaltschrankbauteil angezeigt werden, und eine oder mehrere Busverbindungseinrichtungen zur Weiterleitung der erkannten Anzeige und zur Weiterleitung der ermittelten weiteren Betriebsparameter oder des ermittelten weiteren Betriebsparameters an eine Auswertevorrichtung, welche mit der modularen Vorrichtung über einen Bus verbindbar ist, auf.
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Die Aufgabe wird weiterhin gelöst durch ein System mit einer Auswertevorrichtung und einer oder mehreren modularen Vorrichtungen wie zuvor beschrieben, wobei die Auswertevorrichtung eine oder mehrere Busverbindungseinrichtungen zum Empfang der erkannten Anzeige und/oder zum Empfang der ermittelten weiteren Betriebsparameter oder des ermittelten weiteren Betriebsparameters aufweist.
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Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegende Zeichnung anhand bevorzugter Ausführungsformen näher erläutert.
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Es zeigen
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1a eine seitliche Perspektive einer modularen Vorrichtung zur Auswertung eines oder mehrerer Zustände eines Schaltschrankbauteils gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung,
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1b eine Perspektive von oben auf einer modularen Vorrichtung zur Auswertung eines oder mehrerer Zustände eines Schaltschrankbauteils gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, und
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2 ein System mit modularen Vorrichtungen zur Auswertung eines oder mehrerer Zustände eines Schaltschrankbauteils gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
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Die 1a und 1b und 2 zeigen eine modulare Vorrichtung V zur Auswertung eines oder mehrerer Zustände eines Schaltschrankbauteils 1, 1a.
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Das Schalschrankbauteil 1, 1a kann dabei – wie in der Figur 1a dargestellt – auch als mehrteiliges Bauteil ausgeführt sein, z. B. aus einer Aufnahmeeinrichtung 1, welche z. B. in einem Schaltschrank bzw. auf einer entsprechenden (Montage-)Schiene 8 montiert ist, und des eigentlichen funktionalen Schaltschrankbauteils 1a, welches in der Aufnahmeeinrichtung 1 aufgenommen wird.
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Dabei kann die modulare Vorrichtung V über eine Einrichtung oder mehrere Einrichtungen zur Befestigung 2 der Vorrichtung an dem Schaltschrankbauteil oder an einer Schiene 8, auf der das Schaltschrankbauteil 1, 1a montiert ist, verfügen. In der 1 ist eine solche beispielhafte Einrichtung als klammerartige Halterung 2 ausgeführt. Weiterhin weist die modulare Vorrichtung V einen Sensor 3 zur Erkennung einer Anzeige des Schaltschrankbauteils auf. Der Sensor kann jede geeignet Form eines Sensors sein.
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Beispielsweise kann der Sensor einen optischen Sensor und/oder einen Taster aufweisen.
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Mittels eines Tasters, z. B. eines Mikroschalters kann ein mechanischer Wechsel einer opto-mechanischen Anzeige erkannt werden. Mittels eines optischen Sensors 3 kann beispielsweise ein Farbwechsel oder ein Aufleuchten einer optischen Anzeige 6 eines Schaltschrankbauteil 1, 1a erkannt werden.
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Ein optischer Sensor 3 kann beispielsweise ein lichtempfindliches Bauelement 3 sein, wobei das lichtempfindliche Bauelement 3 eine Fotodiode und/oder einen lichtempfindlichen Widerstand und/oder ein Fotoarray aufweist. Zusätzlich kann vorgesehen sein, dass das lichtempfindliche Bauelement 3 einen Lichtfilter, um besonders gut unterschiedliche Farbwechsel der optischen Anzeige 6 zu detektieren, aufweist. Die Verwendung eines Fotoarrays 3 ermöglicht es zudem fortschrittlichere Anzeigen, wie z. B. LCD-Anzeigen auszulesen. Z. B. wird bei einigen Schaltschrankbauteilen 1, 1a auf einer LCD Anzeige 6 die Anzahl der Impulseinwirkungen anzeigt. Diese Anzahl kann nun mittels eines Fotoarrays 3 erkannt und ausgewertet werden.
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Weiterhin kann für rein passive Anzeigen 6 des Schaltschrankbauteils 1, 1a vorgesehen sein, dass zusätzlich eine Beleuchtung der Anzeige mittels einer geeigneten Beleuchtungseinrichtung 3a vorgesehen wird. Beispielsweise kann hierzu ein strahlungsemittierendes Bauteil wie eine Leuchtdiode verbaut sein, welche zumindest in den Messzeiten des optischen Sensors 3 eine entsprechende Anzeige 6 des Schaltschrankbauteils 1, 1a beleuchtet. Die Nutzung einer aktiven optischen Anzeige 6 oder die Verwendung einer Beleuchtungseinrichtung 3a bei passiven optischen Anzeigen 6 ist besonders vorteilhaft bei geringer Lichtreflektion des Umgebungslichts oder in vollständig abgedunkelten Einbauräumen, da hiermit eine sichere Erkennung der Veränderung der Zustandsanzeige ermöglicht wird.
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Mittels des Sensors kann z. B. ein Wechsel des Zustandes der Anzeige 6 erkannt und ausgewertet werden.
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Weiterhin weist die modulare Vorrichtung V einen weiteren Sensor zur Erkennung eines oder mehrerer weiterer Betriebsparameter des Schaltschrankbauteils auf, wobei der oder die weiteren Betriebsparameter nicht an dem Schaltschrankbauteil angezeigt werden. Hiermit wird ermöglicht, dass über die Funktionalität einer Fernmeldung hinaus auch weitere Parameter erfasst werden. Hierdurch wird die Anlagensicherheit erhöht.
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Beispielhaft seien hier als weitere Betriebsparameter Temperatur, Beschleunigung, Druck und lokales Magnetfeld, relative Luftfeuchte genannt.
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Dabei kann die Temperatur als Maß verstanden werden, ob ein Bauteil defekt ist und sich auf Grund von Stromfluss und einhergehender Verlustleistung eine Gefahrensituation ankündigt. Solche Situation treten z. B. bei Varistorbasierten Überspannungsableitern auf, bei denen der Varistor geschädigt ist und ein Leckstrom fließt.
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Die Beschleunigung kann z. B. ein Hinweis auf eine Fehlfunktion sein, z. B. wenn auf Grund einer Fehlfunktion sich eine explosionsartige Erschütterung bildet. Der Druck kann z. B. als Anzeige eines explosiven Verhaltens ausgewertet werden. Z. B. können defekte Bauteile, wie z. B. Varistoren, explosionsartig im Fehlerfall zerstört werden.
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Ein lokales Magnetfeld kann als Indikator für einen lokal fließenden Strom verwendet werden und somit beispielsweise als Anzeige eines Überspannungsereignisses an einem Überspannungsableiter dienen.
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Eine relative Luftfeuchte kann als ein Hinweis auf eindringende Feuchtigkeit ausgewertet werden. Z. B. ist in abgeschlossenen Schaltschränken, z. B. bei explosionsgefährdeten Anlagen, nicht mit starken Feuchtigkeitsänderungen zu rechnen. Wird jedoch eine solche festgestellt, kann dies als Hinweis auf eine fehlerhafte Abdichtung – und damit einen Verlust der Explosionssicherheit – gewertet werden. Weiterhin weist die modulare Vorrichtung V auch eine oder mehrere Busverbindungseinrichtungen 7 – wie in 2 gezeigt – zur Weiterleitung der erkannten Anzeige 6 und zur Weiterleitung der ermittelten weiteren Betriebsparameter oder des ermittelten weiteren Betriebsparameters an eine Auswertevorrichtung 9, welche mit der modularen Vorrichtung V über einen Bus verbindbar ist, auf.
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Durch diese Ausgestaltung ist es möglich bestehende Schaltschrankbauteile kostengünstig mit einer Fernmeldeeinrichtung nachzurüsten. Dies ist insbesondere deshalb möglich, da die entsprechenden modularen Vorrichtungen V bei einer Vielzahl von unterschiedlichen Schaltschrankbauteilen 1, 1a im laufenden Betrieb nachgerüstet werden können.
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Somit entfällt durch Nachrüstung eine zeitintensive und kostenintensive Kontrolle vor Ort. Insbesondere bei größeren und/oder verteilten Anlagen stellt dies eine enorme Entlastung dar.
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Auf Grund der modularen Ausgestaltung ist eine galvanische Trennung gegeben, so dass sich die Bauvolumen der Schaltschrankbauelemente 1, 1a nicht vergrößern.
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Weiterhin sind insbesondere die verwendeten optischen Sensoren wenig fehleranfällig.
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Weiterhin erlaubt es die modulare Ausgestaltung auch ohne starken Kostenaufwand eine Auswertung der einzelnen Schaltschrankbauteile zu ermöglichen, wie weiter unten noch ausführlicher dargestellt werden wird.
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Durch die Ausgestaltung als Nachrüstteil kann die modulare Vorrichtung für eine Vielzahl von Schaltschrankbauteilen 1, 1a angepasst werden, so dass die bisherigen Herstellergrenzen ohne weiteres überschritten werden können.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann zudem vorgesehen sein, dass die modulare Vorrichtung V über eine Wirkeinrichtung verfügt, die auf das Schaltschrankbauteil einwirken kann. Beispielsweise kann ein elektrischer Schaltkontakt oder aber ein Stellglied, z. B. ein Stellmotor oder dergleichen, betätigt werden, z. B. um aus der Ferne eine Wiedereinschaltung eines Schaltschrankbauteils 1, 1a zu veranlassen.
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In noch einer weiteren Weiterbildung der Erfindung kann die modulare Vorrichtung V weiterhin über eine Anzeigevorrichtung zur Anzeige der erkannten Anzeige und/oder des erkannten weiteren Betriebsparameters verfügen. Hierdurch kann auch bei einer lokalen Inspektion nicht nur der Zustand des betreffenden Schaltschrankbauteils 1, 1a angezeigt werden, sondern auch ein weiterer Betriebsparameter, der ansonsten mangels Anzeige am Schaltschrankbauteil 1, 1a nicht zur Anzeige kommen würde.
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Die Ausgestaltung der Einrichtung 2 oder die mehreren Einrichtungen zur Befestigung 2 der modularen Vorrichtung V an dem Schaltschrankbauteil 1, 1a kann spezifisch auf das jeweilige Schaltschrankbauteil 1, 1a ausgelegt sein und Klemmen 2, insbesondere federnde Klemmen 2, und/oder einen oder mehrere Magnete zur magnetischen Befestigung und/oder adhäsive Flächen und/oder Vorrichtungen zum Einrasten wie Bajonettverschluss oder ähnliches an dem Schaltschrankbauteil aufweisen. Hierdurch kann die modulare Vorrichtung V an die spezifischen Gegebenheiten unterschiedlicher Schaltschrankbauteile 1, 1a angepasst werden.
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Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die modulare Vorrichtung V zumindest abschnittsweise formschlüssig auf das Schaltschrankbauteil aufgesetzt werden kann, wobei einer Halterung der modularen Vorrichtung auf dem Schaltschrankbauteil durch Reibschluss bereitgestellt wird.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird die modulare Vorrichtung V über das Schaltschrankbauteil 1, 1a und/oder über die eine oder mehrere Busverbindungseinrichtungen 7 mit Spannung versorgt.
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Durch die unterschiedliche Ausgestaltbarkeit der Spannungsversorgung können unterschiedliche Bussysteme verwirklicht werden. Beispielsweise kann ein etwas umfänglicherer versorgender Bus für Systeme, welche eine vollständige galvanische Trennung benötigen, eingesetzt werden. Bei anderen Schaltschrankbauteilen 1, 1a, die hier weniger Anforderungen an eine galvanische Trennung stellen, kann auch eine Versorgung von dem Schaltschrankbauteile 1, 1a zur Verfügung gestellt werden. Hierfür können Schnittstellen 5 auf der modularen Vorrichtung V vorgesehen sein.
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In einer weiteren Weiterbildung kann die modulare Vorrichtung V über eine Auswerteinrichtung 4 verfügen.
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Mittels der eigenen Auswerteinrichtung 4 können dezentral die anfallenden Daten der Sensoren verarbeitet und bewertet werden, wodurch die Anforderung an das Bussystem sinkt, da nun nur noch ausgewertete Daten versandt werden müssen.
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Natürlich kann die eine oder können die mehreren Busverbindungseinrichtungen 7 auch eine drahtlose Kommunikationseinrichtung, z. B. ein W-LAN oder Bluetooth oder Zigbee Kommunikationseinrichtung oder dergleichen, aufweisen.
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In 2 ist ein System mit einer abgesetzten Auswertevorrichtung 9 und mehreren modularen Vorrichtungen V, wie zuvor beschreiben, gezeigt. Die Auswertevorrichtung 9 weist ebenso eine oder mehrere Busverbindungseinrichtungen 7 zum Empfang der erkannten Anzeige und/oder zum Empfang der ermittelten weiteren Betriebsparameter oder des ermittelten weiteren Betriebsparameters auf.
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Hierdurch ist es z. B. möglich auf Schaltschrank- oder Baugruppenebene eine Auswertung bereitzustellen. Insbesondere kann die Auswerteeinrichtung 9 auch selbst über eine Fernmeldeeinrichtung verfügen, so dass eine verteilte Busstruktur ermöglicht wird. Hierdurch sinkt der Verdrahtungsaufwand und es wird trotzdem eine Analysemöglichkeit für eine fernbasierte Schaltschrankbauteilspezifische Fernmeldung bereitgestellt.
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Insbesondere kann in einer Weiterbildung der Auswertevorrichtung 9 vorgesehen sein, dass diese die Wirkeinrichtung eine modulare Vorrichtung 2 ansteuert, so dass die Wirkeinrichtung auf das Schaltschrankbauteil 1, 1a einwirken kann. Hierdurch können zentral gesteuert verschiedenste Prozesse angesteuert werden. Z. B. kann eine bestimmte Reihenfolge vorgesehen sein.
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Insbesondere wenn vorgesehen ist, dass eine modulare Vorrichtung V über die eine oder mehrere Busverbindungseinrichtungen 7 von der Auswertevorrichtung 9 mit Spannung versorgt wird, kann die Auswertevorrichtung 9 über eine entsprechende Spannungsversorgungsschaltung zur Speisung der Busverbindungseinrichtungen 7 verfügen.
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In gleicher Weise, wie zuvor beschrieben, kann vorgesehen sein, dass auch die Auswertevorrichtung 9 eine Einrichtung 2 oder mehrere Einrichtungen 2 zur Befestigung der Auswertevorrichtung 9 an einem Schaltschrankbauteil 1, 1a aufweist, wobei die eine Einrichtung 2 oder mehrere Einrichtungen 2 Klemmen, insbesondere federnde Klemmen, und/oder einen oder mehrere Magnete zur magnetischen Befestigung und/oder adhäsive Flächen und/oder Vorrichtungen zum Einrasten an dem Schaltschrankbauteil 1, 1a aufweisen.
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Ebenso in gleicher Weise kann vorgesehen sein, dass die Auswertevorrichtung 9 zumindest abschnittsweise formschlüssig auf das Schaltschrankbauteil 1, 1a aufgesetzt werden kann, wobei eine Halterung 2 der Auswertevorrichtung 9 auf dem Schaltschrankbauteil 1, 1a durch Reibschluss bereitgestellt wird.
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Alternativ oder zusätzlich kann natürlich auch vorgesehen sein, dass die Auswertevorrichtung 9, wie in 2 gezeigt, auf eine (Montage-)Schiene 8 aufgesetzt wird, beispielsweise einer Hut- oder DIN-Schiene.
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In einer weiteren Ausführungsform kann zudem vorgesehen sein, dass die erkannte Anzeige 6 als auch zusätzliche Betriebsparameter mittels Anzeigemitteln an der modularen Vorrichtung V angezeigt werden. Hierdurch kann der Anwender den Zustand einer möglicherweise verdeckten Anzeige 6 auslesen. Insbesondere, wenn die Anzeige 6 passiv optisch ausgestaltet ist, wird durch ein aktives Anzeigemittel, z. B. Leuchtdioden oder ein beleuchtetes LCD-Display oder dergleichen, eine bessere Erkennbarkeit des Zustandes des Schaltschrankbauteils 1, 1a bei schlechten Lichtverhältnissen ermöglicht. Dabei kann vorgesehen sein, dass das aktive Anzeigemittel wahlweise dauerhaft leuchtet oder nur für die Zeit der visuellen Inspektion aktiviert wird, um im Zeitraum zwischen den visuellen Inspektionen Energie zu sparen.
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Die Busverbindungseinrichtungen 7 sind vorzugsweise so ausgeführt, dass ein Aneinanderfügen mehrerer modularer Vorrichtungen V, wie in 2 gezeigt, möglich ist. Damit können mehrere aneinander gereihte modularer Vorrichtungen V überwacht werden. Zur Anpassung an unterschiedliche Schaltschrankbauteile 1, 1a können die Busverbindungseinrichtungen 7 auch mit längenausgleichenden stabilen oder flexiblen Zwischenstücken verbunden werden.
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Die Veränderung der Anzeige 6 kann von einer lokalen Auswerteinrichtung 4 und/oder einer entfernen Auswertevorrichtung 9, beispielsweise einem Mikrokontroller, ausgewertet und über Busverbindungseinrichtungen 7 übertragen werden. Dabei kann, in geeigneter Weise kodiert, auch die physikalische Anordnung des Schaltschrankbauteils 1, 1a mit veränderter Anzeige 6 mit übertragen werden, um eine einfache Auffindung des Schaltschrankbauteils 1, 1a zu gewährleisten. Die Informationen können beispielsweise auch auf eine Stromversorgungsleitung aufmoduliert werden oder mit separaten Leitungen weitergeleitet werden. Insofern ist der Begriff der Busverbindungseinrichtungen 7 logisch zu verstehen.
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In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der modularen Vorrichtung V sind einzelne Elemente in ihrer Position veränderlich, um möglichst viele Gerätevarianten überwachen zu können. Beispielsweise können der Sensor 3 und gegebenenfalls eine Beleuchtungseinrichtung 3a und eventuell weitere Elemente, wie ein Filter, beweglich angeordnet sein. Hierzu kann z. B. vorgesehen sein, dass eine Möglichkeit geschaffen wird den Sensor 3 und/oder weitere Bauelemente in eine oder mehrere Raumrichtungen zu verschieben. Dazu können in eine modulare Vorrichtung V entsprechende Bohrungen vorgesehen werden, in die das lichtempfindliche Bauelement 3 eingesteckt wird oder das lichtempfindliche Bauelement 3 kann innerhalb vorbestimmter Abschnitte anders positioniert werden, z. B. durch Verschieben.
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Bezugszeichenliste
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- V
- Modulare Vorrichtung
- 1
- Schaltschrankbauteil 1, 1a
- 2
- Halterung
- 3
- Sensor, lichtempfindliches Bauelement, Taster
- 4
- Auswerteeinrichtung
- 5
- Steckverbinder
- 6
- Anzeige
- 7
- Busverbindungseinrichtung
- 8
- Schiene
- 9
- Auswertevorrichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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