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Die Erfindung betrifft eine Steckdose zur Aufnahme eines Steckers, umfassend mindestens zwei Polkontakte, wobei ein Polkontakt eine Klemme und einen Steckerpol aufweist und wobei die Steckdose neben den Polkontakten zur originären Versorgung eines Steckers mit elektrischem Strom noch eine Zusatzeinrichtung zur Bereitstellung von elektrischem Strom aufweist.
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Steckdosen, welche mit Polkontakten, einem Erdkontakt und darüber hinaus mit einer Zusatzfunktion ausgestattet sind, sind bereits bekannt. Primär sind solche Steckdosen in Gebäuden dazu vorgesehen, elektrische Geräte, wie beispielsweise Waschmaschinen, Kühlschränke oder Stehlampen, mit Strom zu versorgen, indem Stecker dieser Geräte, insbesondere sogenannte SchuKo-Stecker, in die Steckdose eingesteckt werden. Beispielsweise kann eine solche Steckdose an ein 230 V-Netz angeschlossen sein. Es sind jedoch auch andere Spannungen denkbar, die an einer Steckdose anliegen.
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Die zuvor genannte Zusatzfunktion geht über die originäre Stromversorgung von Geräten über einen üblichen Stecker hinaus. Beispielsweise kann eine Zusatzfunktion die Bereitstellung einer Lademöglichkeit über eine USB-Buchse umfassen. Solche, meist elektronischen, Zusatzfunktionen können die Steckdose an den Klemmen der Polkontakte und Erdkontakte zusätzlich thermisch belasten. Eine Steckdose erfährt nämlich schon durch den Stromfluss durch einen eingesteckten originären Stecker, insbesondere einen SchuKo-Stecker, eine thermische Belastung. Durch die zusätzliche thermische Belastung aufgrund einer Zusatzfunktion erreichen die Steckdosen insbesondere im Überlastfall normative Grenzen.
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Durch immer höhere Ansprüche an die Leistungsfähigkeit der Zusatzfunktionen steigt die Gefahr, thermisch normative Grenzen an den Klemmen der Polkontakte und der Erdkontakte zu überschreiten. Im Fehlerfall bzw. Überlastfall wird die Steckdose daher einer zusätzlichen Wärmequelle ausgesetzt, die nicht mehr vertretbar ist.
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Es besteht daher ein Bedarf, die Verfügbarkeit der Zusatzfunktion in Ausnahmefällen oder Fehlerfällen abzustellen bzw. die Zusatzfunktion außer Betrieb zu setzen. Weiter besteht der Bedarf, die Zusatzfunktion wieder bereitzustellen, sobald der vorgenannte Ausnahmezustand nicht mehr vorhanden ist.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Steckdose zur Stromversorgung mit Zusatzfunktion derart auszugestalten und weiterzubilden, dass diese bei möglichst langer Lebensdauer flexibel an Belastungssituationen anpassbar ist.
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Erfindungsgemäß wird die voranstehende Aufgabe durch eine Steckdose mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Danach ist die eingangs genannte Steckdose dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Stromversorgung durch die Zusatzeinrichtung mittels einer Abschaltvorrichtung abschaltbar und/ oder zuschaltbar ist, wobei eine Messeinrichtung vorgesehen ist, durch welche elektrischer Strom und/ oder thermische Belastung erfassbar ist und mittels welcher die Abschaltvorrichtung zum Abschalten oder Zuschalten der Stromversorgung der Zusatzeinrichtung ansteuerbar ist.
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Erfindungsgemäß wird ein Stromfluss und/ oder eine thermische Belastung detektiert. Dabei ist erkannt worden, dass überwacht werden muss, ob ein gemessener Wert betreffend den elektrischen Strom immer innerhalb normativer Grenzen liegt, damit die Zusatzeinrichtung überhaupt zugeschaltet oder aktiviert werden darf. Weiter ist erkannt worden, dass eine Sicherung vorgesehen sein muss, welche dann eingreift, wenn ein gemessener Wert nicht innerhalb normativer Grenzen liegt, so dass die Zusatzeinrichtung nicht zugeschaltet oder abgeschaltet wird.
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Die Messeinrichtung vergleicht vorteilhaft einen in Echtzeit messtechnisch erfassten Wert mit einem vorgegebenen oder abgespeicherten Wert, und steuert beim Überschreiten des vorgegebenen Werts die Abschaltvorrichtung zum Abschalten der Stromversorgung der Zusatzeinrichtung an oder schaltet die Stromversorgung der Zusatzeinrichtung direkt ab. So wird eine Redundanz geschaffen, falls beispielsweise die Messung des Stromes nicht funktioniert. Besonders vorteilhaft wird bei einem Versagen der Abschaltvorrichtung die Zusatzfunktion generell außer Betrieb gesetzt.
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Vor diesem Hintergrund schaltet die Abschaltvorrichtung oder die Messeinrichtung die Stromversorgung der Zusatzeinrichtung nicht zu, wenn von der Messeinrichtung ein Fehler detektiert ist. Hierdurch ist eine Sicherung gegeben, die gewährleistet, dass die Zusatzeinrichtung bei einem Fehler nicht zugeschaltet wird.
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Die Messeinrichtung erfasst weiter vorteilhaft den elektrischen Stromfluss und/ oder die Stromstärke des elektrischen Stroms zwischen der Steckdose und dem Stecker. So kann ermittelt werden, ob die Steckdose allein schon durch den originären Stromfluss zu einem Stecker, insbesondere einem SchuKo-Stecker, thermisch so belastet ist, dass ein Zuschalten der Zusatzeinrichtung nicht zulässig ist oder diese unbedingt abgeschaltet werden muss.
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Die Messeinrichtung erfasst vorteilhaft den elektrischen Stromfluss und/ oder die Stromstärke des elektrischen Stroms zwischen der Klemme und dem Steckerpol. Die Klemme und der Steckerpol bilden den Polkontakt. So kann sehr genau direkt am Polkontakt ein Stromfluss überwacht werden.
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Die Klemme ist vorteilhaft durch einen elektrischen Leiter, insbesondere einen Draht, mit dem Steckerpol elektrisch leitend verbunden, wobei die Klemme und der Steckerpol als getrennte Bauteile ausgebildet und/ oder beabstandet voneinander angeordnet sind. So kann ein Magnetfeld, welches sich um den stromdurchflossenen Leiter oder Draht aufbaut, genutzt werden, um die elektrische Stromstärke zu erfassen. Das Magnetfeld kann über einen Winkel von 360° genutzt werden.
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Die Klemme und der Steckerpol sind vorteilhaft einstückig ausgebildet. Auch in diesem Fall kann ein Magnetfeld zur Messung der Stromstärke genutzt werden, jedoch je nach konstruktivem Aufbau des Polkontakts gegebenenfalls nur über einen Winkel von 180°.
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Die Messeinrichtung umfasst vorteilhaft einen Hall-Sensor. Mittels eines Hall-Sensors kann die Stromstärke unter Nutzung eines durch den Strom erzeugten Magnetfelds gemessen werden, wobei eine vorbekannte Hall-Spannung an den Hall-Sensor angelegt wird. So kann kontaktlos die Stromstärke ermittelt werden.
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Die Bezeichnung SchuKo in dieser Beschreibung steht für Schutz-Kontakt und soll Stecker offenbaren, die außerhalb von Europa als Stecker-Typ F gängig sind. SCHUKO ist eine eingetragene Marke. Sofern hier von einer Steckdose die Rede ist, ist eine vereinzelte Steckdose gemeint, die in ihrem Grundkörper und/ oder Rahmen neben einer Aufnahme für den Stecker, insbesondere SchuKo-Stecker, noch eine weitere Aufnahme oder Ausprägung aufweist, um die Zusatzeinrichtung auszubilden oder aufzunehmen. Diese Steckdose mit ihrem Grundkörper und/ oder Rahmen kann auch Teil einer Steckdosenleiste sein, die mehrere solcher Steckdosen mit Zusatzfunktion oder weitere Steckdosen umfasst, die jeweils nur einen Stecker, insbesondere SchuKo-Stecker, aufnehmen können.
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In der Zeichnung zeigen
- 1 schematisch eine strichliert dargestellte einzelne Steckdose mit einer Zusatzfunktion, in deren Grundkörper ein strichliert dargestellter Stecker in die Polkontakte eingesteckt ist, wobei zum Stecker ein Strom fließt,
- 2 schematisch und ausschnittsweise eine Steckdose, bei welcher ein Polkontakt eine Klemme und einen Steckerpol als getrennte Bauteile aufweist, wobei diese Bauteile durch einen elektrischen Leiter miteinander verbunden sind und wobei am elektrischen Leiter eine Strommessung erfolgt, und
- 3 schematisch und ausschnittsweise eine Steckdose, bei welcher der Polkontakt als einstückiges Bauteil aus Klemme und Steckerpol ausgebildet ist und wobei an dem Polkontakt die Strommessung erfolgt.
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1 zeigt schematisch eine Steckdose 1, welche zwei Polkontakte 2, 3 und einen Erdkontakt 4 aufweist. Die Steckdose 1 weist eine Zusatzeinrichtung 5 zur Bereitstellung einer Zusatzfunktion auf, welche über das originäre Bereitstellen von elektrischem Strom für einen strichliert dargestellten Stecker 6, insbesondere einen SchuKo-Stecker, hinausgeht. Der Stecker 6 ist über zwei Kontaktstifte 7, 8 mit den Polkontakten 2, 3 elektrisch leitend verbunden. Die Zusatzeinrichtung 5 dient z.B. der Bereitstellung einer Ladefunktion über eine USB-Buchse. Die Zusatzeinrichtung 5 stellt daher eine zusätzliche Stromversorgung und Belastung der Steckdose 1 her.
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1 bis 3 zeigen insoweit je eine Steckdose 1 zur Aufnahme eines Steckers 6, umfassend mindestens zwei Polkontakte 2, 3, wobei ein Polkontakt 3 eine Klemme 9 und einen Steckerpol 10 aufweist und wobei die Steckdose 1 neben den Polkontakten 2, 3 zur originären Versorgung des Steckers 6 mit elektrischem Strom noch die Zusatzeinrichtung 5 zur Bereitstellung von elektrischem Strom aufweist. Der elektrische Strom kann durch ein 220 Volt-Netz zur Steckdose 1 geführt sein.
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Die Stromversorgung durch die Zusatzeinrichtung 5 ist mittels einer Abschaltvorrichtung 11 abschaltbar und/ oder zuschaltbar, wobei eine Messeinrichtung 12 vorgesehen ist, durch welche elektrischer Strom erfassbar ist und mittels welcher die Abschaltvorrichtung 11 zum Abschalten oder Zuschalten der Stromversorgung der Zusatzeinrichtung 5 ansteuerbar ist. Sowohl die Abschaltvorrichtung 11 als auch die Messeinrichtung 12 sind in die Steckdose 1 integriert.
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Die Messeinrichtung 12 vergleicht einen messtechnisch erfassten Wert betreffend den elektrischen Stromfluss mit einem vorgegebenen, normativen Wert betreffend den elektrischen Stromfluss oder eine thermische Belastung, und beim Überschreiten des vorgegebenen Werts steuert die Messeinrichtung 12 die Abschaltvorrichtung 11 zum Abschalten der Stromversorgung der Zusatzeinrichtung 5 an oder schaltet diese direkt ab, wenn die Abschaltvorrichtung 11 einer Störung unterliegt. So wird eine generelle Abschaltung der Zusatzeinrichtung 5 sicher gestellt, auch wenn die Abschaltvorrichtung 11 oder einzelne Teile von dieser einer Störung unterliegen.
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Die Messeinrichtung 12 erfasst den elektrischen Stromfluss und die Stromstärke des elektrischen Stroms zwischen der Steckdose 1 und dem Stecker 6. Konkret misst die Messeinrichtung 12 den elektrischen Stromfluss und die Stromstärke des elektrischen Stroms 13 zwischen der Klemme 9 und dem Steckerpol 10, wie dies in den 2 und 3 beschrieben ist. 2 und 3 zeigen daher konkret, dass ein Polkontakt 3 eine Klemme 9 und einen Steckerpol 10 umfasst oder durch diese gebildet ist.
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2 zeigt vor diesem Hintergrund, dass die Klemme 9 durch einen elektrischen Leiter 14 mit dem Steckerpol 10 elektrisch leitend verbunden ist, wobei die Klemme 9 und der Steckerpol 10 als getrennte Bauteile ausgebildet und durch den Leiter 14 beabstandet voneinander angeordnet sind. Der Leiter 14 ist als Draht ausgebildet. Die Messeinrichtung 12 weist einen Hall-Sensor 15 auf. Der elektrische Strom 13 kann gemäß der Ausführung nach 2 im Leiter 14 zwischen der Klemme 9 und dem Steckerpol 10 gemessen werden. Das Messen erfolgt durch Verwenden des Hall Sensors 15, indem das entstandene Magnetfeld über einen Bereich von 360° hinweg erfasst wird. Es kann auch ein hier nicht gezeigter Widerstand oder Shunt verwendet werden, der parallel zum elektrischen Leiter 14 angeordnet ist.
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3 zeigt, dass die Klemme 9 und der Steckerpol 10 einstückig, also in einem Bauteil integriert, ausgebildet sind. Die Messeinrichtung 12 weist auch hier einen Hall-Sensor 15 auf. 3 zeigt eine Ausführung, bei der die Klemme 9 und der Steckerpol 10 als ein einstückiges Bauteil ohne elektrischen Leiter wie einen Draht zwischen diesen ausgeführt sind. Es gibt somit keine direkte Möglichkeit, mit Sensoren den Strom 13 zwischen der Klemme 9 und dem Steckerpol 10 wie in der Ausführung nach 2 zu messen. Nach 3 lässt sich die Stromstärke 13 aber aufgrund des entstandenen Magnetfelds, durch Klemme 9 und Steckerpol 10, mithilfe des Hall Sensors über 180° messen.
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Der elektrische Stromfluss ist in den Figuren durch Pfeile dargestellt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Steckdose
- 2
- Polkontakt
- 3
- Polkontakt
- 4
- Erdkontakt
- 5
- Zusatzeinrichtung von 1
- 6
- Stecker oder SchuKo-Stecker
- 7
- Kontaktstift von 6
- 8
- Kontaktstift von 6
- 9
- Klemme von 3
- 10
- Steckerpol von 3
- 11
- Abschaltvorrichtung
- 12
- Messeinrichtung
- 13
- Elektrischer Strom
- 14
- Leiter
- 15
- Hall-Sensor
