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QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
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Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der vorläufigen US-Patentanmeldung Nr. 61/641,785 mit dem Titel „Relay With Integrated Power Sensor” [Relais mit integriertem Stromsensor], eingereicht am 2. Mai 2012, deren gesamte Offenbarung hier unter Bezugnahme aufgenommen ist.
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GEBIET
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Die vorliegende Offenbarung ist auf Stromerkennung in elektronischen Bauteilen und insbesondere auf ein Relais mit einem integrierten Stromsensor gerichtet.
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HINTERGRUND
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Eine herkömmliche Stromverteilereinheit (Power Distribution Unit; PDU) ist eine Anordnung elektrischer Ausgänge (auch Steckdosen genannt), die elektrischen Strom von einer Quelle empfangen und den elektrischen Strom an eine oder mehrere separate elektronische Geräte verteilen. Bei jeder derartigen Einheit werden ein oder mehrere Netzkabel in einen oder mehreren der Ausgänge gesteckt. Stromverteilereinheiten haben auch Netzkabel, die direkt mit einer Stromquelle fest verdrahtet werden können, oder können eine traditionelle Stecker- und Dosenverbindung verwenden. Stromverteilereinheiten werden in vielen Anwendungen und Umgebungen verwendet, zum Beispiel in oder auf Trägern für elektronische Geräte. Eine oder mehrere Stromverteilereinheiten befinden sich normalerweise in einem Geräteträger (oder einem anderen Schrank) und können zusammen mit anderen Vorrichtungen installiert werden, die mit der Stromverteilereinheit verbunden sind, zum Beispiel Umgebungsmonitoren, Temperatur- und Feuchtigkeitssensoren, Sicherungsmodulen oder Kommunikationsmodulen, die extern vorliegen oder im Gehäuse der Stromverteilereinheit enthalten sein können. Eine Stromverteilereinheit, die in einem Träger oder Schrank für Geräte montiert werden kann, kann bisweilen als Cabinet PDU (Schrank-Stromverteilereinheit) oder kurz „CDU” bezeichnet werden.
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Eine normale Verwendung von Stromverteilereinheiten ist das Zuführen von Betriebsstrom für elektrische Geräte in EDV-Einrichtungen, wie z. B. Rechenzentren oder Serverfarmen. Derartige EDV-Einrichtungen können Träger für elektronische Geräte aufweisen, die rechteckige oder schachtelförmige Gehäuse aufweisen, welche bisweilen als Schrank oder Baugruppenträger bezeichnet werden, und zugehörige Bauteile zum Anbringen von Geräten, zugehörige Verbindungskabel und zugehörige Stromverteilungskabel. Elektronische Geräte können in solchen Trägern derart angebracht werden, dass die verschiedenen elektronischen Vorrichtungen in dem Träger vertikal übereinander ausgerichtet sind. Eine oder mehrere Stromverteilereinheiten können verwendet werden, um Strom an die elektronischen Geräte zu liefern. Mehrere Träger können nebeneinander orientiert werden, wobei jeder zahlreiche elektronische Bauteile enthält und beträchtliche Mengen an zugehöriger Bauteilverdrahtung hat, die sich sowohl innerhalb als auch außerhalb des Bereichs befindet, der von den Trägern eingenommen wird. Solche Träger tragen normalerweise Geräte, die in einem Rechnernetzwerk für ein Unternehmen, welches als Unternehmens-Netzwerk bezeichnet wird, verwendet werden.
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Wie erwähnt, können sich viele Geräteträger in einem Rechenzentrum oder einer Serverfarm befinden, wobei jeder Träger eine oder mehrere zugehörige Stromverteilereinheiten hat. Ein oder mehrere solche Rechenzentren können als Datenkommunikationszentren für ein Unternehmen dienen. Des Weiteren weisen viele Stromverteilereinheiten Netzwerkverbindungen auf, die ein Fernsteuern und/oder eine Fernüberwachung der Stromverteilereinheiten vorsehen. Solche Stromverteilereinheiten können Stromsteuerungsrelais aufweisen, die von einem fernen Benutzer betätigt werden können, um Strom für einen oder mehrere der Ausgänge einer Stromverteilereinheit zu unterbrechen. Des Weiteren können solche Stromverteilereinheiten die Fähigkeit haben, Informationen, die sich auf die Stromverteilereinheit beziehen, an einen Benutzer oder ein System zu berichten, der/das sich von der Stromverteilereinheit entfernt befindet. Eine Stromverteilereinheit kann zum Beispiel die Gesamtmenge des Stroms, der von der Stromverteilereinheit bereitgestellt wird, an ein Stromverwaltungssystem berichten, welches solche Informationen überwachen und solche Informationen an einen oder mehrere Benutzer des Stromverwaltungssystems liefern kann, zum Beispiel an Netzwerk-Administratoren. Stromverteilereinheiten können einen oder mehrere von mehreren verschiedenen Parametern überwachen, die sich auf den Strom beziehen, der durch die Stromverteilereinheit geliefert wird, wie zum Beispiel Strom, Spannung und/oder andere strombezogene Parameter. Es wird ohne Weiteres erkannt werden, dass der Raum in den Geräteträgern kostbar ist, wobei eine Maximierung der Rechnerressourcen für ein gegebenes Volumen erwünscht ist.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Verfahren, Systeme und Vorrichtungen zum Abfühlen von Stromparametern unter Verwendung von Stromabfühlkomponenten, die in einem Relais integriert sind, werden beschrieben. Eine Stromverteilereinheit kann mit geschalteten Ausgängen versehen sein, die Strom, der durch eine Vielzahl von Relais an den Ausgang geliefert wird, bereitstellen oder unterbrechen können. Die Vielzahl von Relais kann einen integrierten Stromsensor aufweisen, der dazu konfiguriert ist, einen oder mehrere Stromparameter, die sich auf Strom beziehen, der an einen entsprechenden Stromausgang geliefert wird, abzufühlen.
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Gemäß einiger Ausführungsformen wird eine Stromsteuerungs-Relaisvorrichtung bereitgestellt, die ein Gehäuse aufweist, das einen Stromeingang, einen Steuereingang, einen Stromausgang und einen Sensorausgang hat; einen Schalter, der mit dem Stromeingang, dem Steuereingang und dem Stromausgang verbunden ist, und der Strom, der von dem Stromeingang an den Stromausgang geliefert wird, im Ansprechen auf den Steuereingang unterbricht; und einen Stromsensor, der mit einem oder mehreren des Stromeingangs und des Stromausgangs und des Sensorausgangs verbunden und dazu konfiguriert ist, durch den Sensorausgang ein Signal auszugeben, das für die Größe des Stroms repräsentativ ist, der durch den Stromausgang fließt. Bei einigen Ausführungsformen kann sich eine gedruckte Leiterplatte in dem Gehäuse befinden, wobei der Schalter und der Stromsensor an die gedruckte Leiterplatte montiert sind. Eine solche gedruckte Leiterplatte kann eine Vielzahl von Durchgangsbohrungen aufweisen, wobei der Stromeingang, der Steuereingang, der Stromausgang und der Abfühleingang an Kontakte geliefert werden, die durch die Durchgangsbohrungen hindurchgehen. Der Stromsensor kann einen stromabfühlenden Transformator, einen Hall-Effekt-Sensor, einen MEMS-basierten Stromsensor und/oder einen auf einem resistiven Spannungsteiler basierenden Stromsensor aufweisen.
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Gemäß einem anderen Satz von Ausführungsformen ist eine Stromverteilervorrichtung vorgesehen, die ein Gehäuse aufweist, das einen Stromeingang hat, eine Vielzahl von Stromausgängen, die sich in dem Gehäuse befinden, wobei jeder in Stromzuführkommunikation mit dem Stromeingang und wenigstens einem elektronischen Gerät verbindbar ist, und wenigstens ein Stromsteuerungsrelais, das mit einem oder mehreren der Vielzahl von Stromausgängen verbunden ist, wobei das Stromsteuerungsrelais ein Relaisgehäuse aufweist, das ein Schaltelement und einen Stromsensor aufweist. Die Stromverteilervorrichtung kann des Weiteren ein Benachrichtigungssystem für strombezogene Informationen aufweisen, das mit dem wenigstens einen Stromsteuerungsrelais verbunden und dazu konfiguriert ist, strombezogene Informationen, die von dem Stromsensor abgeleitet werden, an ein fernes System zu berichten. Bei einigen Ausführungsformen ist ein Anzeigesystem mit dem Benachrichtigungssystem für strombezogene Informationen verbunden, wobei das Anzeigesystem eine digitale visuelle Anzeige aufweist, die sich auf einer Fläche des Gehäuses neben der Vielzahl von Stromausgängen befindet und dazu konfiguriert ist, wenigstens eine Teilmenge der von dem Stromsensor abgeleiteten strombezogenen Informationen anzuzeigen. Der Stromeingang kann einen mehrphasigen Stromeingang aufweisen, wobei verschiedene Teilmengen der Vielzahl von Stromausgängen mit einer unterschiedlichen Stromphase von dem mehrphasigen Stromeingang verbunden sind, und das Anzeigesystem kann dazu konfiguriert sein, gleichzeitig wenigstens eine Teilmenge der von zwei oder mehreren der unterschiedlichen Stromphasen abgeleiteten strombezogenen Informationen anzuzeigen.
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Vorstehend wurden die Merkmale und technischen Vorteile von Beispielen gemäß der Offenbarung ziemlich breit dargelegt, damit die detaillierte Beschreibung, die nun folgt, besser verstanden werden kann. Zusätzliche Merkmale und Vorteile werden im Folgenden beschrieben. Das offenbarte Konzept und die spezifischen Beispiele können ohne Weiteres als Grundlage zum Modifizieren oder zum Gestalten anderer Strukturen zur Durchführung derselben Zwecke der vorliegenden Offenbarung verwendet werden. Solche äquivalenten Konstruktionen weichen nicht vom Geist und Umfang der beigefügten Ansprüche ab. Merkmale, von denen angenommen wird, dass sie für die vorliegend offenbarten Konzepte kennzeichnend sind, sowohl hinsichtlich ihrer Organisation als auch hinsichtlich des Betriebsverfahrens, werden zusammen mit den zugehörigen Vorteilen in der nachfolgenden Beschreibung besser verstanden werden, wenn diese in Verbindung mit den beigefügten Figuren betrachtet wird. Jede Figur dient nur Zwecken der Erläuterung und Beschreibung und nicht als Definition der Grenzen der Ansprüche.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Ein weitergehendes Verständnis der Art und der Vorteile der vorliegenden Erfindung kann unter Bezug auf die folgenden Zeichnungen gewonnen werden. In den beigefügten Figuren können ähnliche Bauteile oder Merkmale dieselben Bezugszeichen haben.
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1 zeigt ein Blockdiagramm einer Stromverteilereinheit gemäß verschiedenen Ausführungsformen;
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2 ist eine Darstellung einer Fläche einer Stromverteilereinheit gemäß verschiedenen Ausführungsformen;
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3 ist ein Schaltungsdiagramm eines Stromsteuerungsrelais und eines Stromsensors gemäß verschiedenen Ausführungsformen;
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4 zeigt ein Blockdiagramm eines Relais gemäß verschiedenen Ausführungsformen;
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5 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Stromsteuerungsrelais und eines Stromsensors gemäß verschiedenen Ausführungsformen; und
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6 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Stromsteuerungsrelais und eines Stromsensors, die in einem zugehörigen Gehäuse eingeschlossen sind, gemäß verschiedenen Ausführungsformen.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Die vorliegende Beschreibung liefert Beispiele und ist nicht dazu gedacht, den Umfang, die Anwendbarkeit oder die Konfiguration der Erfindung einzuschränken. Die folgende Beschreibung liefert dem Fachmann vielmehr eine Beschreibung, die ihn befähigt, Ausführungsformen der Erfindung zu implementieren. Verschiedene Änderungen der Funktion und Anordnung der Elemente können vorgenommen werden.
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So können verschiedene Ausführungsformen verschiedene Verfahren oder Bauteile wenn zutreffend weglassen, ergänzen oder hinzufügen. Aspekte und Elemente, die in Bezug auf bestimmte Ausführungsformen beschrieben werden, können zum Beispiel in verschiedenen anderen Ausführungsformen kombiniert werden. Es ist auch selbstverständlich, dass die folgenden Systeme, Vorrichtungen und Bauteile einzeln oder zusammen Bauteile eines größeren Systems sein können, wobei andere Verfahren für ihre Anwendung vorrangig sein oder diese anderweitig modifizieren können.
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Die folgenden Patente und Patentanmeldungen sind vorliegend in vollem Umfang unter Bezugnahme aufgenommen:
US-Patent Nr. 7,043,543 mit dem Titel „Vertical-Mount Electrical Power Distribution Plugstrip” [Vertikal montierter elektrischer Stromverteilungssteckstreifen], erteilt am 9. Mai 2006; US-Patentanmeldung Nr. 12/344,419 mit dem Titel „Power Distribution, Management, and Monitoring Systems” [Stromverteilungs-, -verwaltungs- und -überwachungs-Systeme], eingereicht am 26. Dezember 2008; und US-Patentanmeldung Nr. 12/717,879 mit dem Titel „Monitoring Power-Related Parameters in a Power Distribution Unit” [Überwachen strombezogener Parameter in einer Stromverteilereinheit], eingereicht am 4. März 2010.
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Es werden Systeme und Vorrichtungen beschrieben, bei denen ein Stromsteuerungsrelais oder eine andere Art von Schaltkomponente einen integrierten Stromsensor aufweisen kann. Eine solche Konfiguration kann den Bedarf an einer oder mehreren separaten Stromsensorkomponenten reduzieren oder beseitigen, wodurch Schalt- und Abfühlfähigkeiten mit reduziertem Platzbedarf im Vergleich zu Komponenten, die einzelne Schalt- und Abfühlkomponenten haben, bereitgestellt werden.
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Unter Bezug auf 1 wird nun ein Blockdiagramm eines beispielhaften Systems einer Ausführungsform beschrieben. Eine Stromverteilereinheit 100 liefert Strom an ein oder mehrere zugehörige elektronische Geräte. Die Stromverteilereinheit 100 kann ein Gehäuse haben, das es der Stromverteilereinheit ermöglicht, entweder in vertikaler oder horizontaler Ausrichtung in einem Geräteträger montiert zu werden. Des Weiteren kann eine Stromverteilereinheit, zum Beispiel die Stromverteilereinheit 100, entweder Wechselstrom oder Gleichstrom empfangen und liefern, und Ausführungsformen, die Wechselstrom bereitstellen, können durch einen oder mehrere Stromeingänge Ein- oder Mehrphasenstrom empfangen. Die Stromverteilereinheit 100 ist in einem Computernetzwerk verwendbar und kann über das Computernetzwerk mit einer Netzwerkschnittstelle 105 kommunizieren. Die Stromverteilereinheit 100 der vorliegenden Ausführungsform weist ein oder mehrere Prozessormodul(e) 110 und einen Speicher 115 auf, der Software 120 enthält, welche, wenn sie von dem/den Prozessormodul(en) 110 ausgeführt wird, veranlasst, dass das/die Prozessormodul(e) 110 verschiedene Operationen durchführt/durchführen, die sich auf Funktionen der Stromverteilereinheit 100 beziehen. Ein Stromeingangsmodul 125 empfängt Eingangsstrom und verteilt den Strom an mehrere Relaismodule 130. Die Relaismodule 130 verschiedener Ausführungsformen weisen einen Sensor 135 auf, der einen oder mehrere Parameter abfühlen kann, der/die sich auf den Strom bezieht/beziehen, der durch das Relaismodul 130 bereitgestellt wird, zum Beispiel Strom, Spannung und/oder einige andere strombezogene Parameter. Auslässe 140 sind mit entsprechenden Relaismodulen 130 gekoppelt und liefern Ausgangsstrom an elektronische Geräte, die Strom von der Stromverteilereinheit 100 empfangen. Obwohl verschiedene Ausführungsformen Stromverteilereinheiten zur Verwendung in Geräteträgern beschreiben, ist es selbstverständlich, dass verschiedene Ausführungsformen in anderen Anwendungen und Systemen implementiert werden können. Zum Beispiel können Relaismodule, die integrierte Sensoren haben, bei Ladestationen für Elektrofahrzeuge oder bei anderen Anwendungen, die ein herkömmliches Relais verwenden können, um Strom für einen Stromausgang bereitzustellen oder zu unterbrechen, verwendet werden.
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Kommunikationen mit einem Netzwerk und einem entfernt angeordneten Gerät, zum Beispiel einer entfernt angeordneten Stromverwaltungsanwendung, werden durch die Netzwerkschnittstelle 105 geführt, die ein Kommunikationsmodul wie zum Beispiel eine Netzwerkschnittstellenkarte (Network Interface Card; NIC) aufweisen kann. Ein Netzwerkstromverwalter kann in einer Arbeitsstation oder einer anderen Vorrichtung, die bei der Verwaltung eines Rechenzentrums oder einer anderen Unternehmensverwaltung verwendet wird, untergebracht sein und gibt Netzwerkbefehle über eine Netzwerkkommunikationsverbindung an die Stromverteilereinheit 100 und zum Beispiel eine oder mehrere andere Stromverteilereinheiten heraus. Die Netzwerkschnittstelle 105 kann Anwendungsfirmware und -hardware aufweisen, die es der Stromverteilereinheit 100 ermöglicht, mit verschiedenen fernen Systemen oder Computern zu kommunizieren. Bei einigen Ausführungsformen weist die Stromverteilereinheit 100 eine Vielzahl von Stromausgängen 140 auf, die in einem intelligenten Strommodul (Intelligent Power Module; IPM) angeordnet sind. In diesem Fall kann ein intelligentes Strommodul einen Prozessor aufweisen, der eine oder mehrere Funktionen der Stromverteilereinheit für die zugehörigen Stromausgänge durchführt. Relaismodule 130 steuern das Anlegen von Strom von dem Eingangsstrommodul 125 an einen korrespondierenden Stromausgang 140 und sind über Relaissteuerungsleitungen 145 mit dem/den Prozessormodul(en) 110 in Kommunikation.
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Das/die Prozessormodul(e) 110 kann/können, geführt von einem Netzwerkstromverwalter, die Relaismodule 130 steuern, um Strom und zyklische Stroman- oder -abschaltung für einen oder mehrere der korrespondierenden Stromausgänge 140 zu liefern. Das/die Prozessormodul(e) 100 kann/können Abfühlsignale von den Sensoren 135 durch eine oder mehrere Abfühlleitungen 150 empfangen. Das/die Prozessormodul(e) 110 kann/können auch mit anderen Abfühlkomponenten verbunden sein, wie zum Beispiel Eingangs- und/oder Ausgangsspannungs-Abfühlvorrichtungen, Eingangsstrom-Abfühlvorrichtungen, Umgebungssensoren (z. B. Temperatur- und Feuchtigkeitsvorrichtungen), etc. Das/die Prozessormodul(e) kann/können diese Informationen verwenden, um den durch einen Ausgang gelieferten Strom zu bestimmen, den von der Stromverteilereinheit 100 gelieferten Gesamtstrom, den Stromverbrauch eines oder mehrerer Ausgänge 140, die Spannung des Stromeingangs und/oder eines oder mehrerer Ausgänge, und dergleichen, wobei solche Informationen durch die Netzwerkschnittstelle 105 an einen fernen Netzwerkstromverwalter geliefert werden. Bei einigen Ausführungsformen kann die Stromverteilereinheit 100 auch eine Anzeige aufweisen, beispielsweise eine einstellige oder mehrstellige LED-Anzeige, um eine visuelle Angabe von Spannung, Strom oder einer anderen Strommetrik lokal an der Stromverteilereinheit vorzusehen. Bei einigen Ausführungsformen kann der Eingangsstrom ein mehrphasiger Eingangsstrom sein, und das Eingangsstrommodul 125 kann ein Mehrphasenmodul sein, zum Beispiel ein dreiphasiger delta- oder ypsilon-konfigurierter Eingang. Bei solchen mehrphasigen Ausführungsformen können verschiedene Gruppen von Ausgängen 140 mit verschiedenen Stromphasen gekoppelt werden und können eine Anzeige aufweisen, die Strommetriken für zwei oder mehr Phasen gleichzeitig durch verschiedene Abschnitte der Anzeige oder durch physikalisch getrennte Anzeigen, die zu einer bestimmten Stromphase gehören, anzeigt.
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2 ist eine Darstellung einer Stromverteilereinheit 65, die intelligente Strommodule 200 zusammen mit einem Kommunikationsmodul 66, das Kommunikationsfunktionen vorsieht, einem Umgebungsmonitorport 68 und einem Eingangsstromkabel 70 mit einem zugehörigen Stecker 72 aufweist. Die Stromverteilereinheit 65 weist gemäß dieser Ausführungsform ein Gehäuse auf, das vertikal in einem Geräteträger montierbar ist, obwohl es selbstverständlich ist, dass andere Formfaktoren verwendet werden können, zum Beispiel ein horizontal montierbares Gehäuse. Die intelligenten Strommodule 200 weisen jeweils acht Ausgänge 202–216 auf, die Strom an Anlagen liefern, die in ein Geräteträger montiert werden können. Solche Geräteträger sind bekannt und enthalten häufig mehrere einzelne Anlagen, die beim Betrieb eines Rechenzentrums verwendet werden. Wie bekannt ist, können zahlreiche Geräteträger in einem Rechenzentrum enthalten sein, und bei verschiedenen Ausführungsformen kann jede Anlage in jedem Geräteträger hinsichtlich Stromverbrauchs durch ein oder mehrere zugehörige intelligente Strommodule 200 überwacht werden. Die visuelle Anzeige 23 (die als die Zahl „57” anzeigend dargestellt ist) befindet sich in der Stromverteilereinheit 65, obwohl die Anzeige bei anderen Ausführungsformen außerhalb der Stromverteilereinheit 65 vorliegen kann, mehrere Informationen anzeigen kann und/oder mehrere separate Anzeigen aufweisen kann.
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Bei einer Ausführungsform weist das Stromausgangsmodul 200 acht Ausgänge (202–216) auf, die jeweils vom Typ NEMA 5-20R sind und in einem Gehäuse untergebracht sind. Es ist selbstverständlich, dass diese Ausführungsform und andere Ausführungsformen, die vorliegend mit Ausgängen vom Typ NEMA 5-20R beschrieben sind, nur beispielhaft sind, und dass beliebige verschiedener anderer Arten von Ausgängen alternativ verwendet werden können. Zum Beispiel können die „Ausgänge” andere NEMA-Typen sein (z. B. NEMA 5-15R, NEMA 6-20R, NEMA 6-30R oder NEMA 6-50R) oder beliebige verschiedener IEC-Typen (z. B. IEC C13 oder IEC C19). Es ist auch selbstverständlich, dass alle „Ausgänge” in einem bestimmten Stromausgangsmodul 200, oder ein anderer vorliegend beschriebener Modulausgang, nicht identisch oder gleichmäßig entlang der Stromverteilereinheit ausgerichtet sein müssen. Es ist ebenfalls selbstverständlich, dass die „Ausgänge” nicht auf dreipolige Steckdosen beschränkt sind. Alternativ können einer oder mehrere der „Ausgänge” für zwei oder mehr als drei Pole in dem passenden Stecker konfiguriert sein. Es ist auch selbstverständlich, dass die „Ausgänge” nicht darauf beschränkt sind, buchsenartige Steckdosen zu haben. Bei jedem „Ausgang” können je nach Bedarf eine oder mehrere der „Steckdosen” Stecker- anstelle von Buchsen-Verbindungselementen sein. Im Allgemeinen werden in der vorliegenden Verwendung buchsen- und steckerartige „Steckdosen” „Stromverbindungselemente” genannt. Des Weiteren treffen die vorliegend beschriebenen Grundlagen auch für Vorrichtungen zu, die in einem Ausgangsmodul fest verdrahtet sein können. Obwohl das Ausgangsmodul 200 der vorliegenden Ausführungsform acht Ausgänge hat, ist es selbstverständlich, dass dies nur ein Beispiel ist, und dass ein Ausgangsmodul eine andere Anzahl von Ausgängen haben kann.
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Das Gehäuse für ein Ausgangsmodul kann jedes für eine solche Vorrichtung geeignete Gehäuse sein, wie es dem Fachmann bekannt ist, und kann mit anderen Modulen in einer Stromverteilereinheit zusammengebaut werden. Ein solches Gehäuse weist im Allgemeinen einen Vorderabschnitt und einen Hinterabschnitt auf, wobei der Vorderabschnitt im Wesentlichen eben und der Hinterabschnitt im Wesentlichen eben und parallel zum Vorderabschnitt ist. Das Gehäuse weist auch sich der Länge nach erstreckende Seitenabschnitte und querverlaufende Endabschnitte auf. Der Vorderabschnitt, der Hinterabschnitt, die Seitenabschnitte und die Endabschnitte liegen im Allgemeinen senkrecht zueinander in einer im Allgemeinen rechteckigen oder schachtelartigen Konfiguration vor. Das Gehäuse kann aus jedem geeigneten, typischerweise starren, Material hergestellt sein, das zum Beispiel ein starres polymeres („Kunststoff”) Material umfasst. Wenigstens bei bestimmten Ausführungsformen sind die Vorder- und Hinterabschnitte aus einem elektrisch isolierenden Material hergestellt, während bei anderen Ausführungsformen leitende Materialien zur sicheren Erdeverbindung verwendet werden. Die Seitenabschnitte und die Endabschnitte können einstückig ausgebildet sein, optional zusammen mit dem Vorderabschnitt oder dem Hinterabschnitt. Des Weiteren können, obwohl das bei der vorliegenden Ausführungsform beschriebene Ausgangsmodul ein Gehäuse aufweist, andere Ausführungsformen ein Ausgangsmodul aufweisen, das kein Gehäuse aufweist. Ein Ausgangsmodul kann beispielsweise eine Anzahl von Ausgängen aufweisen, die ohne äußeres Gehäuse miteinander verbunden sind, wobei dann ein Einbau in einen anderen Ausrüstungsgegenstand stattfinden kann. Jeder Ausgang 202–216 ist durch eines einer Anzahl bekannter Verbindungsschemata, wie zum Beispiel Flachstecker, Anschlussklemme, Steckverbinder, Schraubverbinder oder eine andere geeignete Art von Verbinder, mit der Stromquelle 32 verbunden. Des Weiteren kann bei Ausführungsformen, bei denen das Stromausgangsmodul ein Gehäuse aufweist, einer oder mehrere dieser elektrischen Verbinder im Inneren oder außerhalb des Gehäuses angeordnet sein, wenn dies gewünscht ist.
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Unter Bezug auf 3 wird eine schematische Darstellung eines Relaismoduls 300 mit einem integrierten Stromsensor beschrieben. Bei dieser Ausführungsform wird durch den Stromsensor 310, zum Beispiel einen ringförmigen Stromsensor, Leitungsstrom 305 an einen Relaisschalter 315 geliefert. Der Leitungsstrom 305 kann dem Leitungsausgang 320 zugeschaltet und davon abgeschaltet werden, um dadurch einen Stromausgang, der mit dem Relais 315 gekoppelt ist, mit Strom zu versorgen oder abzuschalten. Der Relaisschalter 315 wird durch eine Relaissteuerung 325 gesteuert, wie bekannt ist. Der ringförmige Stromsensor 310 des Beispiels von 3 sieht Abfühlausgänge 330 vor, die verwendet werden können, um die Größe des durch den Leitungseingang 305 an das Schaltelement 315 fließenden Stroms zu bestimmen. Obwohl ein ringförmiger Stromsensor 310 dargestellt ist, ist es selbstverständlich, dass beliebige von zahlreichen verschiedenen Arten von Stromsensoren bei verschiedenen Anwendungen verwendet werden könnten, zum Beispiel Hall-Effekt-Sensoren oder MEMS (Micro Electro-Mechanical System) -basierte Sensoren. Außerdem könnten andere Arten von Stromsensoren verwendet werden, zum Beispiel Spannungssensoren.
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Bei einigen Ausführungsformen können die Schalt- 315 und Abfühl- 310 Komponenten in einem Relaisgehäuse integriert sein. 4 zeigt zum Beispiel ein Relais 400, das ein Relaisgehäuse 405 aufweist, welches einen Stromsensor 410 und eine Schaltkomponente 410 umschließt. Bei dieser Ausführungsform können die Sensor- 410 und Schalt- 415 Elemente an einer gedruckten Leiterplatte 420 montiert sein, die mit dem Gehäuse 405 verbunden ist. Der Leitungsstrom-Eingang 425, der Leitungsstrom-Ausgang 430, der Sensorausgang 435 und die Relaissteuerung 440 können durch elektrische Verbindungen mit der gedruckten Leiterplatte 420 hergestellt werden. Bei einigen Ausführungsformen können mehrere solcher Gehäuse 405 in einer Stromverteilereinheit enthalten sein und können zum Beispiel an einer gedruckten Leiterplatte montiert sein, die mit elektrischen Ausgängen und einem oder mehreren Controllern verbunden ist.
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Unter Bezug auf die 5–6 wird ein Abfühlrelais 500 einiger Ausführungsformen beschrieben. In der Darstellung von 5 weist das Relais 500 einen stromabfühlenden Transformator 505 und ein Relais 510 auf, die an eine gedruckte Leiterplatte 515 montiert sind. Eine Leitungsverbindung 520 läuft durch den stromabfühlenden Transformator 505 und ist mit einem Federelement 525 des Relais 510 verbunden. Das Federelement 525 kann eine bewegliche Feder sein, die in dem Relais verwendet wird, um die Stromzufuhr durch das Relais 510 zu steuern. Die Leitungsverbindung 520 ist durch eine Verbindung mit der gedruckten Leiterplatte 515 mit dem Leitungsstrom verbunden. Bei einigen Ausführungsformen sind die Leitungsverbindung 520 und das Federelement 525 zusammengeschweißt, obwohl zahlreiche andere Techniken und Konfigurationen zum Zuführen von Leitungsstrom durch ein Abfühlelement an ein Relais von einem Fachmann verwendet und ohne Weiteres erkannt werden können. Stifte 530 können verwendet werden, um eine elektrische Verbindung zwischen Komponenten des Abfühlrelais 500 und externen Komponenten bereitzustellen. Bei einigen Ausführungsformen weist die gedruckte Leiterplatte 515 sechs Stifte 530 auf, von denen zwei Leitungsstrom in das und aus dem Abfühlrelais 500 liefern, zwei Sensorausgang bereitstellen und zwei Relaissteuerung bereitstellen. 6 zeigt ein Gehäuse 535, das mit dem Abfühlrelais 500 gekoppelt werden kann.
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Gemäß einiger Ausführungsformen hat das Abfühlrelais 500 eine maximale Stromfähigkeit von ca. 17 Ampere, bei einem Bereich der gedruckten Leiterplatte von ca. 32 mm × 27 mm. Bei einigen Ausführungsformen fließt, wenn das Relais 510 mit Strom versorgt wird, Strom durch die Leitungsverbindung 520 und das Federelement 525, wodurch in dem stromabfühlenden Transformator 505 ein Feld erzeugt wird. Bei einer Ausführungsform hat der stromabfühlende Transformator 505 ein Sensibilitätsverhältnis von 2500:1, und der Stromfluss von 17 A erzeugt einen Ausgang von 6,8 mA aus dem stromabfühlenden Transformator 505. Das Relais 510 kann Komponenten enthalten, die für solche Vorrichtungen typisch sind, und die einen Aktor, eine umgedrehte Feder, ein Joch, einen Drehmagneten, einen Kern, eine Spule, einen Rahmen und eine feststehende Feder, die zu der beweglichen Feder 525 gehört, einschließen.
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Die vorliegend beschriebenen Ausführungsformen haben im Vergleich zu separaten Relais- und Stromabfühlkomponenten mehrere Vorteile. Ausführungsformen sehen zum Beispiel vor, dass Funktionen unter Verwendung von weniger Komponenten erfüllt werden können. Weniger Komponenten können zu einem vereinfachten Kabelnetz oder Kabelverbindungssystem, wie es zum Beispiel normalerweise in Stromverteilereinheiten verwendet wird, führen. Zeit und Kosten für den Zusammenbau können reduziert werden, und die Zuverlässigkeit kann gesteigert werden. Des Weiteren können Ausführungsformen verwendet werden, um ein Produkt herzustellen, das eine geringere Grundfläche hat als es möglich wäre, wenn einzelne Komponenten verwendet werden.
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Es wird angemerkt, dass die oben erläuterten Systeme und Vorrichtungen nur Beispiele sein sollen. Es muss hervorgehoben werden, dass verschiedene Ausführungsformen verschiedene Verfahren oder Komponenten gegebenenfalls weglassen, ergänzen oder hinzufügen können. Es ist zum Beispiel selbstverständlich, dass bei anderen Ausführungsformen Merkmale, die im Hinblick auf bestimmte Ausführungsformen beschrieben sind, in verschiedenen anderen Ausführungsformen kombiniert werden können. Unterschiedliche Aspekte und Elemente der Ausführungsformen können in ähnlicher Weise kombiniert werden. Es sollte auch betont werden, dass die Technik fortschreitet und somit viele der Elemente von beispielhafter Natur sind und nicht so ausgelegt werden sollten, dass sie den Umfang der Erfindung einschränken.
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In der Beschreibung sind spezifische Einzelheiten angegeben, um ein profundes Verständnis der Ausführungsformen vorzusehen. Für den Fachmann ist es jedoch selbstverständlich, dass die Ausführungsformen ohne diese spezifischen Einzelheiten praktiziert werden können. Bekannte Schaltungen, Strukturen und Techniken sind zum Beispiel ohne unnötige Einzelheiten gezeigt, um eine Verschleierung der Ausführungsformen zu vermeiden.
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Nachdem mehrere Ausführungsformen beschrieben worden sind, wird der Fachmann erkennen, dass verschiedene Modifizierungen, alternative Konstruktionen und Äquivalente verwendet werden können, ohne vom Geist der Erfindung abzuweichen. Die obigen Elemente können beispielsweise nur eine Komponente eines größeren Systems sein, wobei andere Regeln Vorrang vor der Anwendung der Erfindung haben können oder diese anderweitig modifizieren können. Auch kann eine Anzahl von Schritten unternommen werden, bevor, während oder nachdem die obigen Elemente in Betracht gezogen werden. Demgemäß sollte die obige Beschreibung nicht als den Umfang der Erfindung einschränkend betrachtet werden.
