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Die Erfindung betrifft ein elektrisches Installationsgerät mit erweiterter Funktionalität für die Gebäudesystemtechnik gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Das erfindungsgemäße Installationsgerät kann beispielsweise als Installationsschalter oder -taster und als Unterputz- oder Aufputz- Gerät ausgeführt sein.
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Die Erfindung geht von einem mechanischen Gerät der Elektroinstallationstechnik aus, welches beispielsweise aus einem Schaltereinsatz mit darauf angeordnetem Tragrahmen bzw. Tragring und einem auf den Schaltereinsatz aufsteckbarem Bedienteil aufgebaut ist. Das Installationsgerät wird komplettiert durch einen Abdeckrahmen.
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Derartige mechanische Installationsgeräte sind aus der
DE 25 21 753 C3 als beleuchtete elektrische Installationsgeräte, umfassend einen Gerätesockel mit darauf montiertem Tragrahmen, Kontaktelementen für einen Anschluss an externe Anschlussleitungen und einem Schaltereinsatz, bekannt. Die dort beschriebenen Schalter oder Taster sind mit einem Betätigungsglied und mit einem Beleuchtungselement versehen, welche im Schaltereinsatz angeordnet ist und anzeigen soll, ob der Schalters ein- oder ausgeschaltet ist.
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Weiterhin sind elektrische Installationsgeräte bekannt, die einen Gerätesockel für einen Steckdoseneinsatz aufweisen. Auch hier ist der Gerätesockel mit einem Tragrahmen ausgestattet und wird in einem Installationsgeräteeinsatz mittels des Tragrahmens befestigt.
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Verfügbare Temperaturregler oder Präsenzmelder nutzen Messsensoren, welche Umgebungsinformationen erfassen und in der Regel an eine Zentrale oder an ein Anzeigegerät übermitteln. Um den nachträglichen Einbau (Renovationsmarkt) zu unterstützen, arbeiten diese entweder energieautark, solarbetrieben oder batteriebetrieben. Die jeweils zu realisierende Messfunktion sowie der Installationsort sind abhängig von der jeweils zur Verfügung stehenden Energiequelle. Beispielsweise muss einem Raum ausreichend Sonnenlicht zur Verfügung stehen, damit ein Solarbetrieb möglich ist.
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Energieautarke Funkschalter sind beispielsweise aus der
DE 102 56 156 bekannt. Die Die energieautarke Versorgung der Sensoren bietet dabei nicht immer ausreichende Energie, um beispielsweise eine kontinuierliche CO2 Messung durchzuführen. Auch eine begrenzte Lebenslauer einer verwendeten Batterie lässt keinen Langzeitbetrieb mit genügend vielen Mess- und Sendeintervallen in kurzer Zeitabfolge zu.
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Eine Erweiterung der mechanischen Installationsgeräte, die typischerweise als Lichtschalter oder -taster ausgeführt sind, um zusätzliche Funktionalitäten, wie beispielsweise Messfunktionen von Umweltbedingungen, zu denen u. a. Temperatur, CO2- Gehalt der Raumluft, Druck, Feuchtigkeit und Helligkeit, zählen, existiert gegenwärtig nicht.
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Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, ein Installationsgerät mit erweiterter Funktionalität für die Gebäudesystemtechnik bereitzustellen, welches vorab genannte Nachteile vermeidet und insbesondere mechanische Installationsschalter oder -Taster mit zusätzlichen Funktionalitäten in einfacher Weise erweitert.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein elektrisches Installationsgerät mit erweiterter Funktionalität für die Gebäudesystemtechnik mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung, den Figuren und den weiteren Ansprüchen.
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Das erfindungsgemäße elektrisches Installationsgerät mit erweiterter Funktionalität für die Gebäudesystemtechnik ist aus einem Funktionseinsatz, einem Gerätesockel mit darauf montiertem Tragrahmen, auch Tragring genannt, und Kontaktelementen für einen Anschluss an externe Anschlussleitungen sowie einer im oder am Funktionseinsatz befindlichen Aufnahme für eine Haltevorrichtung aufgebaut. Auf den Funktionseinsatz ist ein Frontelement, beispielsweise ein Bedienelement, aufbringbar. Erfindungsgemäß ist wenigstens ein Sensor- und/oder Funkmodul von der Aufnahme für die Haltevorrichtung aufgenommen.
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Die Aufnahme für die Haltevorrichtung für das Sensor- und/oder Funkmodul kann erfindungsgemäß rückseitig, seitlich oder vorderseitig am oder im Funktionseinsatz angebracht bzw. eingesteckt sein.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist das erfindungsgemäße Installationsgerät als Schalter oder Taster mit einem als Bedienteil ausgeführtem Frontelement gebildet, wobei der Funktionseinsatz als Schaltereinsatz mit einer Aufnahme für die Haltevorrichtung eines Beleuchtungselementes ausgeführt ist und in die im Schaltereinsatz befindliche Aufnahme eine Haltevorrichtung mit wenigstens einem Sensor- und/oder Funkmodul eingesetzt ist.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist das Sensor- und/oder Funkmodul in oder auf die Haltevorrichtung für das Beleuchtungselement ein- oder aufgesetzt.
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Das erfindungsgemäße elektrische Installationsgerät kann nicht nur ein Schalter oder Taster sein, sondern auch als Dimmer oder Steckdose ausgeführt sein. Die vorhandene Funktion des Schalters, Tasters oder der Steckdose bleibt in vorteilhafter Weise in allen Ausprägungen erhalten.
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Beispiele für die Sensor- und/oder Funkmodule der Haltevorrichtung sind der HomeMatic 76923 Funk-Temperatursensor, -Luftfeuchtesensor HM-WDS10-TH-O der Firma eQ-3 AG und der BME680 MEMS Sensor der Firma Bosch, welcher vier Sensoren in einem Gehäuse kombiniert, als Umweltsensor arbeitet und gleichzeitig Luftdruck, Feuchtigkeit, Temperatur und Raumluftqualität misst sowie die Messergebnisse der Raumluftqualität u. a. Smartphones zur Verfügung stellt.
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Auch die in den Temperaturreglern 109U der Firma Busch-Jaeger verwendeten Messsensoren sowie die Sensoren CRM100, CAS200 und CMS300 der Firma Silicon Sensing sind Beispiele für Messsensoren, die das erfindungsgemäße Sensor- und/oder Funkmodule aufweisen kann.
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Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, dass eine Erweiterung der Installationsgeräte, insbesondere mechanischer Schalter und/oder Taster, mit Funktionalitäten der Gebäudesystemtechnik, wie beispielsweise Messfunktionen von Umweltbedingungen, ohne konstruktiven/mechanischen Änderungen an den Schaltern/Tastern notwendig ist. Somit kann die Funktion des Installationsgerätes deutlich verbessert werden.
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Auch eine einfache Umrüstung bzw. bedarfsgerechte Anpassung bereits installierter Installationsgeräte an neue Anforderungen der Gebäudesystemtechnik, wie der Bereitstellung von Messfunktionen von Umweltbedingungen, von Überwachungsfunktionen, Übertragungsfunktionen und/oder Steuerfunktionen, lässt sich in einfacher Weise realisieren, indem anstelle der Haltevorrichtung für das Beleuchtungselement ein Sensor- und/oder Funkmodul im oder am Schaltereinsatz eingesetzt oder aufgesetzt ist.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert. Es zeigen:
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1 eine Draufsicht auf einen Tragring und eine Schnittansicht durch ein als beleuchbarer Kippschalter ausgeführtes aus dem Stand der Technik bekanntes Installationsgerät in einem Installationsgeräteeinsatz,
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2 Detailansichten von Beleuchtungseinsätzen des aus dem Stand der Technik bekannten mechanischen Schalters,
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3 eine beispielhafte Haltevorrichtung des erfindungsgemäßen elektrischen Installationsgerätes mit erweiterter Funktionalität und ein beispielhaftes Sensor- und/oder Funkmodul,
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4 eine alternative Ausgestaltung des elektrischen Installationsgerätes mit erweiterter Funktionalität für die Gebäudesystemtechnik mit Kontroll- und/oder Orientierungslicht-Funktion, und
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5 eine weitere alternative Ausgestaltung des elektrischen Installationsgerätes, wobei Sensor- und/oder Funkmodul auf die Haltevorrichtung aufgebracht sind.
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In der 1 ist ein aus dem Stand der Technik bekannter mechanischer Schalter dargestellt, von dem die Erfindung ausgeht. Der Schalter ist mit einem Kippschaltereinsatz 2 und einem Gerätesockel mit darauf montiertem Tragring 1 ausgestattet.
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Eine Draufsicht auf den Tragring 1 mit integrierten Schaltereinsatz 2 zeigt die 1a. In der Mitte des Schaltereinsatzes 2 befindet sich eine Öffnung zur Aufnahme eines Beleuchtungseinsatzes 5.
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Die 1b zeigt eine Schnittansicht durch den in einem herkömmlichen Standard-Unterputzeinsatz 4 montierten beleuchtbaren Schalter, dessen Gerätesockel üblicherweise einen Anschlussblock für externe Anschlussleitungen und im Schaltereinsatz 2 eine mechanische und elektrische Aufnahme für ein Beleuchtungselement 7 aufweist. Das Beleuchtungselement 7 kann beispielsweise ein Kontroll- und/oder Orientierungslicht sein. In der Aufnahme ist ein Lampenhalter 8 inklusive Sockel für die Lampe 7 angeordnet. Der hier gezeigte in einer Wand eingebaute Schalter wird kompetiert durch einen Abdeckrahmen 3 und ein Bedienelement 6, welches hier als Wippschalterbedienelement ausgeführt ist.
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2 zeigt Detailansichten von beispielhaften Beleuchtungseinsätzen 8 des aus dem Stand der Technik bekannten mechanischen Schalters, wobei in der 2a im Beleuchtungseinsatz 8 als Beleuchtungselement 7 eine LED mit entsprechendem Vorschaltwiderstand dargestellt sind.
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In der 2b ist ein als Lampenhalter 8 ausgeführtem Beleuchtungseinsatz 8 gezeigt. Der Lampenhalter 8 inklusive Stecksockel oder Schraubsockel dient zur Aufnahme einer Glimmlampe 7.
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Der Beleuchtungseinsatz 8 ist mit einer elektrischen Schnittstelle 9 und einer mechanische Schnittstelle 10 ausgestattet, die nach dem Einsetzen in den Schaltereinsatz 2 jeweils eine elektrische und mechanische Verbindung mit dem Schalteinsatz 2 realisieren.
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Bei dem in der 3 dargestelltem Ausführungsbeispiel ist in der 3a ein beispielhaftes Sensor- und/oder Funkmodul gezeigt. Gemäß der 3b ist der Beleuchtungseinsatz bzw. Lampenhalter 8 erfindungsgemäß als Haltevorrichtung 18 mit wenigstens einem Sensor- und/oder Funkmodul 11 ausgestaltet und in den Bauraum 12 eingesetzt bzw. eingesteckt. Das Sensor- und/oder Funkmodul 11 ist in die Haltevorrichtung 18 eingesetzt oder auf die Haltevorrichtung 18 aufgesetzt.
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Das im Bauraum 12 befindliche Sensor- und/oder Funkmodul 11 kann vorzugsweise eines oder mehrere der folgenden folgende Mess- und Übertragungsmittel aufweisen:
- – Messsensor,
- – Mikroprozessor,
- – Speicher,
- – Netzteil/Spannungswandler,
- – Übertragungseinheit mit Sender/Empfänger und/oder
- – Antenne
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Somit ist in vorteilhafter Weise eine einfache Umrüstung bzw. bedarfsgerechte Anpassung eines bereits installierten Installationsgerätes an neue Anforderungen der Gebäudesystemtechnik realisierbar. Dazu wird lediglich die im Schaltereinsatz 2 befindliche Haltevorrichtung 18 des Beleuchtungselementes 7 gegen eine das Sensor- und/oder Funkmodul 11 aufweisende Haltevorrichtung 18 ausgetauscht.
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Dadurch, dass anstelle eines Lampenhalters 8 die Haltevorrichtung 18 mit dem Sensor-/Funkmodul 11 im Sockelteil des Installationsgerätes untergebracht ist, können eine Vielzahl von Zusatzfunktionen der Gebäudesystemtechnik realisiert werden. Dazu zählen beispielsweise:
- – Sendefunktionen, wobei das Sensor-/Funkmodul 11 als Infrarot- Sender, Ultraschallsender, usw. genutzt wird;
- – Messfunktionen zur Erfassung von Raum- oder Außentemperatur, je nachdem ob es sich um ein Installationsgerät für den Innen- oder Außenbereich handelt;
- – Messfunktionen zur Erfassung von Raum- oder Außenluftfeuchte und Luftdruck, je nachdem ob es sich um ein Installationsgerät für den Innen- oder Außenbereich handelt;
- – Messfunktionen zur Erfassung von Luftdruck, CO2, CO, NOX, flüchtigen organischen Verbindungen (VOC);
- – Messfunktionen zur Erfassung von Umweltgasen, welche das Raumklima, zusätzlich zur Temperatur und Luftfeuchte, beeinflussen und dazu dienen Gefahrensituationen zu erkennen;
- – Messfunktionen zur Erfassung von Druckänderungen in einem Gebäudeteil, beispielsweise, wenn ein Fenster geöffnet wird;
- – Messfunktionen zur Erfassung von Druckwellen, welche durch akustische Quellen erzeugt werden und zu denen beispielsweise Lautstärke, Frequenz, Abklingzeit/Nachhall zählen;
- – Messfunktionen zur Erfassung von Licht in entsprechenden Spektren, beispielsweise Kunstlicht, Tageslicht, usw;
- – Messfunktionen zur Erfassung von Erschütterungen ausgelöst durch Schließen von Türen, Fenstern oder Laufbewegungen usw., eine Analyse von abgeleiteten Mustern direkt im Sensormodul 11; und
- – Messfunktionen zur Erfassung des Erdmagnetfeldes oder der elektrischen Feldstärke von Sendern mit einer bestimmten Frequenz, beispielsweise um elektronische „Licht”-Schranken zu realisieren.
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Durch die Integration des Sensor- und/oder Funkmoduls 11 mit der entsprechenden Mess- und/oder Sendefunktion in einen Schalter oder Taster steht eine permanente Energieversorgung (z. B. 230 V; als 2- und 3-Draht Version) zur Verfügung, welche die Messfunktion als auch Sende-/Übertragungsfunktion sicherstellt.
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Das Funkmodul 11 nutzt beispielsweise folgende Übertragungstechniken:
- – Bluetooth (BT), BT Low Energy, BT Smart
- – ZigBee, ZigBee Low Energy
- – WiFi
- – NFC
- – ANT/ANT+
- – DECT
- – HomePlug (GreenPhy)
sowie weitere proprietäre Funklösungen und weitere Powerline Communication Übertragungstechniken.
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Die mechanische Schnittstelle 10 der Haltevorrichtung 18 wird in ihrer Ausprägung genutzt, um die vom Sensor- und/oder Funkmodul 11 bereitgestellte Messfunktionen der dort integrierten Elektronik nachträglich in bereits installierten Schaltern/Tastern unterzubringen.
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Die elektrische Schnittstelle 9 der Haltevorrichtung 18 stellt die notwendigen Spannungsversorgung des Sensor- und/oder Funkmodul 11 zur Verfügung, um die Mess- und/oder Übertragungsfunktion vom Sensor- und/oder Funkmodul 11 zu realisieren.
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In einer alternativen Ausgestaltung des elektrischen Installationsgerätes mit erweiterter Funktionalität für die Gebäudesystemtechnik, welches in der 4 gezeigt ist, kann die Kontroll- und/oder Orientierungslicht-Funktion mittels des Beleuchtungselements 7 erhalten bleiben. Das Sensor- und/oder Funkmodul 11 mit seiner Messelektronik ist dazu zusätzlich zum Beleuchtungselement 7, vorzugsweise einer LED, in die Haltevorrichtung 18 integriert.
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Das Beleuchtungselement 7 kann neben der Beleuchtungsfunktion ebenfalls als Signalelement im Zusammenhang mit der integrierten Sensorfunktion dienen, um bestimmte Zustände der Messfunktion bereitzustellen, zu denen beispielsweise die Überschreitung von Grenz-/Schwellwerten für CO2 Konzentration zählen.
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Eine weitere alternative Ausgestaltung des elektrischen Installationsgerätes zeigt 5 Hier ist ein mechanischer Schalter oder Taster mit einer sogenannten „Rucksackelektronik” nachgerüstet, indem von der Haltevorrichtung 18 aufgenommen sind und die Haltevorrichtung 18 für das Sensor- und/oder Funkmodul 11, vorzugsweise auf die zur Wand weisende Seite des Funktionseinsatzes angeordnet ist.
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Auf dem Funktionseinsatz 2 ist demzufolge ein rückwärtiges Element mit dem Bauraum 12 für Mess- und Übertragungsmittel, Leuchtelement und/oder Spannungsversorgung aufgebracht, dass als zusätzliches Funktionsteil ausgeführt ist.
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In einer weiteren Ausgestaltung des elektrischen Installationsgerätes sind einzelne Sensormodule 11 zu einem Sensornetzwerk zusammenschaltbar, wodurch gleiche als auch kombinatorische Messungen nicht nur am selben Ort, sondern an verschiedenen Orten durchführbar sind. Damit lässt sich u. a. die Messreichweite erhöhen und/oder die Genauigkeit und/oder die Messfrequenz verbessern.
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Mit den in den erfindungsgemäßen Installationsgeräten integrierten Sensor- und/oder Funkmodulen 11 kann eine Vielzahl von weiteren Anwendungsfeldern bedient werden.
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Dazu zählen unter anderem:
- – Eine Anwesenheits- und/oder Mustererkennung mittels Bewegung-/Beschleunigungssensormodulen und Kombinatorik dieser mit Feldstärkesensormodulen, um beispielsweise Veränderungen des gemessenen Erdmagnetfelds zu detektieren; durch Kombination mit VOC-Sensormodulen, um z. B. Änderungen in der Verteilung der Stoffanteile (Gasanteile) in der Luft zu detektieren.
- – Eine Einbruchsmeldung, beispielsweise mittels Luftdrucksensormodulen, welche das Öffnen eines Fensters detektieren und Kombination mit Bewegung-/Beschleunigungssensormodulen, Feldstärkesensormodulen und/oder VOC-Sensormodulen.
- – Warnmeldungen, beispielsweise mittels Gassensormodulen, welche bestimmte Gaskonzentrationen ermitteln und bei Grenzwertüberschreitung einen Alarm auslösen (z. B. bei Störungen bei Gasfeueranlagen).
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Durch die Integration der Messfunktion in einen Lichtschalter- und/oder -taster, steht an dieser Stelle eine permanente Energieversorgung durch den Lichtschalter- und/oder -taster selbst (z. B. 230 V~; als 2- und 3-Draht Version) zur Verfügung, welche die Messfunktion als auch Übertragungsfunktion gewährleisten kann.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Tragrahmen, Tragring
- 2
- Schaltereinsatz, Kippschaltereinsatz, Funktionseinsatz
- 3
- Abdeckrahmen
- 4
- Unterputzeinsatz, Installationsgeräteeinsatz
- 5
- Öffnung zur Aufnahme eines Beleuchtungseinsatzes
- 6
- Bedienungselement, Wippschalterbedienelement
- 7
- Beleuchtungselement, Lichtquelle, Lampe, LED mit Vorschaltwiderstand
- 8
- Beleuchtungseinsatz, Lampenhalter inklusive Sockel für Lampe
- 9
- elektrische Schnittstelle zum Funktionseinsatz
- 10
- mechanische Schnittstelle zum Funktionseinsatz
- 11
- Sensor- und/oder Funkmodul, Messsensor, Mess- und Übertragungsmittel
- 12
- Bauraum für Mess- und Übertragungsmittel, Leuchtelement, Spannungsversorgung
- 18
- Haltevorrichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 2521753 C3 [0003]
- DE 10256156 [0006]
