DE102007041675A1

DE102007041675A1 - Netzwerk

Info

Publication number: DE102007041675A1
Application number: DE102007041675A
Authority: DE
Inventors: Daniel Ulmer; Oliver Bühler; Jutta Müller; Nils F. Dr. Nissen; Lutz Dr. Stobbe; Andreas Middendorf
Original assignee: IT-DESIGNERS GmbH; IT DESIGNERS GmbH; Fraunhofer Institut fuer Zuverlaessigkeit und Mikrointegration IZM
Current assignee: It-Designers 73730 Esslingen De GmbH; Technische Universitaet Berlin; Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2007-08-04
Filing date: 2007-09-01
Publication date: 2009-02-19

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Netzwerk (1) mit einer Anzahl von über Leitungen (2) verbundenen Endgeräten (4). Über die Leitungen (2) sind Daten und eine Versorgungsspannung zur Stromversorgung der Endgeräte (4) übertragbar. Es ist wenigstens eine Schaltsteuereinheit (9) und wenigstens ein dieser zugerodnetes Schaltgerät (6) mit einem Schaltmittel (10nheit (9) ist das Schaltmittel (10) des Schaltgeräts (6) aktivierbar oder deaktivierbar. Bei aktiviertem Schaltmittel (10) ist ein dem Schaltgerät (6) zugeordnetes Endgerät (4) eingeschaltet, indem es an eine Netzspannung angeschlossen ist. Bei deaktiviertem Schaltmittel (10) ist das dem Schaltgerät (6) zugeordnete Endgerät (4) ausgeschaltet, indem es von der Netzspannung abgekoppelt ist. Jedem Endgerät (4) ist jeweils ein Messsystem (M) zur Messung dessen Energieverbrauchs zugeordnet. Alternativ oder zusätzlich ist das Zeitverhalten des Ein- und Ausschaltens der Endgeräte (4) zentral gesteuert.

Description

Die Erfindung betrifft ein Netzwerk gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Ein derartiges Netzwerk ist aus der DE 10 2007 028 180 bekannt.
Dieses Netzwerk umfasst eine Anzahl von über Leitungen verbundenen Endgeräten, wobei über die Leitungen Daten und eine Versorgungsspannung zur Stromversorgung der Endgeräte übertragbar sind. Es ist wenigstens eine Schaltsteuereinheit und wenigstens ein dieser zugeordnetes Schaltgerät mit einem Schaltmittel vorgesehen. Durch Ansteuerung der Schaltsteuereinheit ist das Schaltmittel des Schaltgeräts aktivierbar oder deaktivierbar. Bei aktiviertem Schaltmittel ist ein dem Schaltgerät zugeordnetes Endgerät eingeschaltet, indem es an eine Netzspannung angeschlossen ist. Bei deaktiviertem Schaltmittel ist das dem Schaltgerät zugeordnete Endgerät ausgeschaltet, indem es von der Netzspannung abgekoppelt ist.
Das Funktionsprinzip dieses Netzwerks besteht somit darin, dass ein Endgerät, falls dessen Funktion momentan nicht benötigt wird, über die Schaltsteuereinheit und das Schaltgerät ausgeschaltet werden kann. Wesentlich hierbei ist, dass das Ausschalten eines Endgeräts derart erfolgt, dass dieses von der Netzspannung abgekoppelt ist. Das Endgerät verbraucht somit im abgeschalteten Zustand keinen Strom mehr.
Endgeräte wie Haushaltsgeräte, Kopierer, Computer und dergleichen sind zur Spannungsversorgung generell an eine Netzspannung angeschlossen, die typisch 230 V beträgt. Das dem Endgerät zugeordnete Schaltgerät arbeitet derart, dass bei aktiviertem Schaltmittel die Verbindung des Endgeräts zur Netzspannung hergestellt ist und bei deaktiviertem Schaltmittel die Verbindung des Endgeräts zur Netzspannung unterbrochen ist, das heißt das Endgerät stromlos geschaltet ist.
Damit unterscheidet sich das Netzwerk der DE 10 2007 028 180 von bekannten Netzwerklösungen, bei welchen Endgeräte zwar über zentrale Steuerungen deaktiviert werden können, dieses Deaktivieren jedoch nur ein Überführung des jeweiligen Endgeräts in einen Stand-by Zustand bedeutet, in welchem das Endgerät immer noch Strom verbraucht.
Im Vergleich zu derartigen Systemen wird mit diesem Netzwerk eine signifikante Energieeinsparung erzielt.
Bei dem Netzwerk der DE 10 2007 028 180 erfolgt vorteilhaft mit der oder den Schaltsteuereinheiten ein zeitgesteuertes oder ereignisgesteuertes Ein- und Ausschalten der Endgeräte über die Schaltgeräte, um so die Aktivierungszeiten der Endgeräte optimieren zu können.
Umfasst beispielsweise das Netzwerk einen Computer mit zugeordnetem Drucker, so kann der Drucker beispielsweise immer dann eingeschaltet werden, wenn zuvor der Rechner eingeschaltet wurde, damit dann der Drucker für den Rechner zur Verfügung steht.
Weiterhin kann bei Einschalten des Computers ein DSL-Modem mit zugeordnetem Router als weiterem Endgerät eingeschaltet werden, damit für den Computer sofort ein Internet-Zugang zur Verfügung steht.
Generell können auch Endgeräte wie Back-up Server oder auch Haushaltsgeräte wie Waschmaschinen immer dann aktiviert werden, wenn für diese über lokale Energiequellen wie Solarzellen oder Heizungen mit Kraft-Wärmekopplung elektrische Energie zur Verfügung gestellt wird.
Für derartige Steuerungsaufgaben können insbesondere auch kaskadierte Anordnungen von Schaltsteuereinheiten eingesetzt werden, um so bei einer Vielzahl von Endgeräten koordinierte Ein-Ausschaltvorgänge vornehmen zu können. Ein Beispiel hierfür sind größere Rechnernetzwerke in Firmen. Hier können beispielsweise mittels erster Schaltsteuereinheit die Rechner einzelner Abteilungen differenziert nach deren Arbeitszeiten abends abgeschaltet werden, wonach mittels übergeordneter Schaltsteuereinheiten die Netzwerkinfrastruktur zusammen mit der ersten, untergeordneten Schaltsteuereinheit vom Stromnetz getrennt wird. Derartige Systeme können generell auch zur Generierung von Kontrollfunktionen verwendet werden. So kann im genannten Beispiel in einer übergeordneten Rechnereinheit ein Kontrollsignal für den Energiebeauftragten der Firma generiert werden, wenn abends ab einer bestimmten Zeit noch ein Rechner aktiviert und am Netz ist.
Weiterhin kann das Netzwerk der DE 10 2007 028 180 so ausgebildet sein, dass die Datenübertragung zwischen den einzelnen Schaltsteuereinheiten untereinander sowie mit den Endgeräten über ein eigenes, spezifisches Datenprotokoll erfolgt. Damit wird ein allgemein zugängliches, universelles Protokoll zum Ein- und Ausschalten der Endgeräte geschaffen.
Im Sinne einer universellen Einsetzbarkeit des Netzwerks ist es dabei vorteilhaft, die Schaltgeräte in die Endgeräte zu integrieren, das heißt die Endgeräte mit den notwendigen Hardware-Voraussetzungen für das netzwerkgesteuerte Ein- und Ausschalten zu versehen.
Bei dem Netzwerk der DE 10 2007 028 180 ist ein wesentliches Merkmal, dass über dessen Leitungen die Versorgungsspannung zur Stromversorgung der Endgeräte zusammen mit den Daten übertragen wird. Beispielsweise kann die Versorgungsspannung als Power over Ethernet-Versorgungsspannung ausgebildet sein. Diese Versorgungsspannung reicht zur Energieversorgung von Endgeräten, die mit Netzspannung betrieben werden, generell nicht aus. Jedoch kann die Versorgungsspannung dann genutzt werden, das Endgerät an die Netzspannung anzuschalten oder von der Netzspannung abzuschalten.
Durch ein Aufschalten oder Sperren der Versorgungsspannung über die Schaltsteuereinheit kann hierzu das Schaltmittel des zugeordneten Schaltgeräts aktiviert oder deaktiviert werden, um so entweder das dem Schaltgerät zugeordnete Endgerät mit der Netzspannung zu speisen oder es von der Netzspannung abzukoppeln.
Die Steuerfunktion der Schaltsteuereinheit ist generell an die Ausbildung des jeweiligen Schaltgeräts, insbesondere des dort integrierten Schaltmittels, angepasst. Das Schaltmittel kann generell von Halbleiterschaltern oder insbesondere auch von Relais gebildet sein.
Für den Fall, dass das Schaltmittel des Schaltgeräts von einem monostabilen Relais gebildet ist, wird das Schaltmittel durch Anlegen an Versorgungsspannung mittels der Schaltsteuereinheit aktiviert. Entsprechend wird durch Abschalten der Versorgungsspannung über die Schaltsteuereinheit das monostabile Relais deaktiviert und das Endgerät abgeschaltet.
Das Schaltgerät kann in diesem Fall einen sehr einfachen Aufbau aufweisen. Vorteilhaft ist weiterhin, dass in der Schaltsteuereinheit der Schaltzustand des Endgeräts stets bekannt ist, da dieser in eindeutiger Weise davon abhängt, ob die Versorgungsspannung am monostabilen Relais anliegt oder nicht. Jedoch verbraucht das monostabile Relais im eingeschalteten Zustand Strom.
Um diesen Nachteil zu beheben, kann anstelle eines monostabilen Relais ein bistabiles Relais als Schaltmittel im Schaltgerät eingesetzt werden. In diesem Fall werden über Steuerspannungspulse, die in der Schaltsteuereinheit generiert werden, die Schaltzustände des Relais geändert. Die Schaltzustände selbst sind auch ohne Anlegen von Energie stabil, das heißt das Relais braucht keine Stromzufuhr, um einen oder beide Schaltzustände halten zu können.
Da generell mit einem Steuerspannungspuls, der vorzugsweise von einem Versorgungsspannungspuls gebildet ist, der Schaltzustand des bistabilen Relais geändert wird, das heißt mit dem Steuerspannungspuls sowohl die Aktivierung als auch die Deaktivierung des bistabilen Relais erfolgt, ist der aktuelle Schaltzustand des Endgeräts in der Schaltsteuereinheit nicht sicher erkennbar. Um diesen Nachteil zu beseitigen, sendet die Schaltsteuereinheit in vorgegebenen Zeitintervallen Anfragen an das Endgerät, beispielsweise in Form von Datensignalen. Werden von der Schaltsteuereinheit über eine längere Zeit auf diese Anfragen keine Antwortsignale empfangen, wird in der Schaltsteuereinheit daran erkannt, dass das Endgerät ausgeschaltet ist.
Für den Fall, dass im Netzwerk automatisch, insbesondere zeitgesteuert über eine oder mehrere Schaltsteuereinheiten Endgeräte abgeschaltet werden, kann es für einen Benutzer wünschenswert sein, durch manuellen Eingriff ein Endgerät wieder einschalten zu können, um dieses schnell verfügbar zu haben.
In dem bereits erwähnten Beispiel eines Rechnernetzwerks einer Firma können beispielsweise außer Rechnern, Druckern und sonstigen EDV-Geräten auch Kopierer automatisiert über das Netzwerk abgeschaltet werden.
Um dem Benutzer die Möglichkeit zu eröffnen, bei Bedarf einen Kopierer dennoch kurzfristig nutzen zu können, kann dem Schaltgerät, welches zum Ein- und Ausschalten des Kopierers, oder allgemein des Endgeräts dient, ein mechanischer Schalter zugeordnet sein. Durch Betätigen des mechanischen Schalters kann die über die Schaltsteuereinheit zuvor vorgenommene Ausschaltung des Endgeräts aufgehoben werden, das heißt das Endgerät wird eingeschaltet.
Bei einem als monostabilen Relais ausgebildeten Schaltmittel wird durch Betätigen des mechanischen Schalters das Schaltmittel und damit das Endgerät nicht direkt sondern indirekt über die Schaltsteuereinheit eingeschaltet.
Dagegen kann bei einem als bistabilen Relais ausgebildeten Schaltmittel der mechanische Schalter direkt auf das Schaltmittel wirken und so den Schaltzustand des Schaltmittels und damit des Endgeräts ändern.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Funktionalität des Netzwerks der eingangs genannten Art zu erweitern.
Zur Lösung dieser Aufgabe sind die Merkmale der Ansprüche 1 und 8 vorgesehen. Vorteilhafte Ausführungsformen und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Gemäß einer ersten Variante der Erfindung sind in dem Netzwerk mit einer Anzahl von über Leitungen verbundenen Endgeräten über die Leitungen Daten und eine Versorgungsspannung zur Stromversorgung der Endgeräte übertragbar. Es weist wenigstens eine Schaltsteuereinheit und wenigstens ein dieser zugeordnetes Schaltgerät mit einem Schaltmittel auf. Durch Ansteuerung der Schaltsteuereinheit ist das Schaltmittel des Schaltgeräts aktivierbar oder deaktivierbar und bei aktiviertem Schaltmittel ist ein dem Schaltgerät zugeordnetes Endgerät eingeschaltet, indem es an eine Netzspannung angeschlossen und bei deaktiviertem Schaltmittel das dem Schaltgerät zugeordnete Endgerät ausgeschaltet, indem es von der Netzspannung abgekoppelt ist. Jedem Endgerät ist ein Messsystem zur Messung dessen Energieverbrauchs zugeordnet.
Durch die den Endgeräten zugeordneten Messsysteme kann der Energieverbrauch der einzelnen Endgeräte vorzugsweise zeitaufgelöst erfasst werden, wobei diese Informationen zu Kontrollzwecken genutzt werden können. Durch eine Verbindung der Messwerte des Messsystems mit Zeitinformationen kann dabei der komplette zeitliche Verlauf des Energieverbrauchs eines Messgeräts bestimmt werden.
Besonders vorteilhaft sind die Messsysteme in den einzelnen, den Endgeräten zugeordneten Schaltgeräten integriert, während die Auswertung zur Ermittlung der zeitlichen Verläufe der Messsignale der Messsysteme vorzugsweise in den zugeordneten Schaltsteuereinheiten erfolgt. Die Messsysteme sind dabei vorteilhaft so in den Schaltgeräten integriert, dass diese nur Energie verbrauchen, wenn das zugeordnete Endgerät eingeschaltet ist.
Die Zeitinformationen zur Ermittlung der zeitlichen Verläufe der Energieverbraucherwerte können über das Netzwerk den Schaltsteuereinheiten zugeführt werden. Alternativ können in den Schaltsteuereinheiten selbst Funkuhren oder dergleichen integriert sein.
Anhand der Zeitverläufe der Energieverbrauchswerte kann beispielsweise ein Vergleich durchgeführt, welche der Endgeräte viel oder wenig Energie verbrauchen. Beispielsweise können Endgeräte gleichen Typs oder von unterschiedlichen Herstellern verglichen werden, um so festzustellen, welcher Hersteller besonders energiesparende Endgeräte herstellt. Weiterhin kann in Firmen abteilungs- oder bereichsweise der Energieverbrauch von Endgeräten erfasst werden um so Vergleichszahlen für die einzelnen Bereiche zu erlangen.
Schließlich können die Zeitverläufe der Energieverbrauchswerte auch zu Energiesparzwecken genutzt werden. Beispielsweise können als Ergebnisse einer solchen Analyse die Einschaltzeiten von Endgeräten auf Zeiten verlegt werden, in welchen die Energiekosten des Netzbetreibers günstiger sind.
Gemäß einer zweiten Variante der Erfindung wird das Zeitverhalten des Ein- und Ausschalten der Endgeräte zentral gesteuert und dadurch optimiert. Alternativ kann die Optimierung durch verteilte Algorithmen und dergleichen dezentral erfolgen.
Bei einem Einschalten der Endgeräte nach einem Stromausfall, das heißt bei einem start-up-Vorgang, oder dergleichen werden die den Endgeräten zugeordneten Schaltgeräte über die jeweiligen Schaltsteuereinheiten aktiviert. Würden diese Endgeräte alle zum selben Zeitpunkt eingeschaltet, ergebe sich ein sehr hoher Spitzenverbrauch, der zu einem Ansprechen der Sicherungen des Netzwerks führen würde, das heißt das Netzwerk würde nicht in Betrieb gehen. Um dies zu vermeiden, wird vorzugsweise über die Schaltsteuereinheit ein zeitlich gestaffeltes Einschalten der Endgeräte vorgenommen. Die zeitliche Folge des Einschalten der einzelnen Endgeräte kann beispielsweise nach dem Zufallsprinzip erfolgen. Alternativ können den einzelnen Endgeräten unterschiedliche Prioritäten oder Kennungen zugewiesen sein, so dass anhand derer ein zeitlich gestaffeltes Einschalten einzelner Endgeräte oder kleinerer Gruppen von Endgeräten erfolgt. Die Schaltsteuereinheit, die die Einschaltvorgänge steuern, sind dabei so aufeinander abgestimmt, dass es bei den von den einzelnen Schaltsteuereinheiten durchgeführten Einschaltprozeduren nicht zu Kollisionen kommt.
Auch bei einem shut-down-Vorgang, das heißt bei einem Abschalten von Endgeräten wird vorzugsweise über die Schaltsteuereinheit eine Zeitsteuerung der Schaltgeräte der Endgeräte vorgenommen.
Dies kommt insbesondere in einem Notstromfall zum Tragen. Bei einem derartigen Notstromfall wird bei einem Netzspannungsausfall auf ein Notstromaggregat umgeschaltet, das eine Notstromversorgung sichert. Typischerweise reicht die Notstromversorgung nicht für alle im Netzwerk vorhandenen Endgeräte aus.
Um eine Überlastung der Notstromversorgung zu vermeiden, werden über die Schaltsteuereinheit nicht alle sondern nur einige der Endgeräte im eingeschalteten Zustand gehalten. Hierzu werden den einzelnen Endgeräten unterschiedliche Prioritäten zugewiesen. Bei einem Notstromfall werden die Schaltgeräte der Endgeräte über die Schaltsteuereinheit dann so angesteuert, dass nur die höher priorisierten Endgeräte eingeschaltet bleiben, während die niedrig priorisierten Endgeräte abgeschaltet werden.
Die Erfindung wird im Nachstehenden anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
1: Schematische Darstellung eines Netzwerks.
2: Schematische Darstellung des Aufbaus eines Schaltgeräts für das Netzwerk gemäß 1.
3: Schaltsteuereinheit mit Schaltgerät und zugeordnetem Schalter für das Ein- und Ausschalten eines Endgeräts in einem Netzwerk gemäß 1.
1 zeigt in stark vereinfachter Form ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Netzwerks 1. Im vorliegenden Fall bildet das Netzwerk 1 ein Ethernet-System, dessen Komponenten über Leitungen 2 in Form von Ethernet-Leitungen verbunden sind, über welche Daten übertragen werden. Im vorliegenden Fall handelt es sich um ein sogenanntes Power over Ethernet-System, bei welchem zusätzlich zu den Daten eine Versorgungsspannung in Form einer Gleichspannung zur Energieversorgung der Teilnehmer übertragen wird. Jedoch können mit dieser Versorgungsspannung nur Teilnehmer mit einem Leistungsbedarf bis etwa 15 Watt versorgt werden. Teilnehmer mit höherem Leistungsbedarf sind zur Energieversorgung an eine Netzspannung anzuschließen.
Netzwerke dieser Art umfassen generell Rechnereinheiten, wobei wenigstens eine Rechnereinheit 3 zur Steuerung der Datenübertragung über das Netzwerk 1 dient.
Weiterhin können an das Netzwerk 1 unterschiedliche Endgeräte 4 angeschlossen sein. 1 zeigt exemplarisch ein solches Endgerät 4, das im vorliegen den Fall von einem Kopierer gebildet ist. Generell können derartige Endgeräte 4 von EDV-Geräten aber auch von Haushaltsgeräten wie Waschmaschinen und dergleichen gebildet sein. Prinzipiell kann es sich bei solchen Endgeräten 4 um Geräte handeln, die über einen Anschluss 5, im vorliegenden Fall einer Steckdose, an die Netzspannung, die insbesondere 230 V beträgt, anschließbar sein.
Dem Endgerät 4 gemäß 1 ist ein Schaltgerät 6 zugeordnet. Das Schaltgerät 6 ist im vorliegenden Fall in Form eines separaten Vorschaltgeräts ausgebildet. Prinzipiell kann das Schaltgerät 6 auch im Endgerät 4 integriert sein.
Das Schaltgerät 6 ist, wie aus 1 ersichtlich, als Adapter ausgebildet. Der Adapter weist ein erstes Adapterteil 6a auf, der in die den Anschluss 5 bildende Steckdose einsetzbar ist. Der Adapter weist ein zweites Adapterteil 6b auf, in welches ein Stecker 7 des Endgeräts 4 eingesteckt werden, um diesen an die Netzspannung anzuschließen.
An dem Schaltgerät 6 befinden sich zwei Ethernetbuchsen 8, 8' zum Anschluss der Leitungen 2 des Netzwerks 1. Über diese Leitungen 2 ist das Endgerät 4 über das Schaltgerät 6 an eine Schaltsteuereinheit 9 angeschlossen, die wiederum über Leitungen 2 an die Komponenten des Netzwerks 1 angeschlossen ist, das heißt das Endgerät 4, das Schaltgerät 6 und die Schaltsteuereinheit 9 sind Teilnehmer des Netzwerks 1.
Die Schaltsteuereinheit 9 bildet eine vorzugsweise prozessorgesteuerte Einheit mit mehreren Ports, an welche mehrere Schaltgeräte 6 anschließbar sind, welchen wiederum Endgeräte 4 zugeordnet sind.
Mit der Schaltsteuereinheit 9 erfolgt eine Steuerung der Schaltfunktion des Schaltgeräts 6. Zur Realisierung dieser Schaltfunktion weist das Schaltgerät 6 wie in 2 dargestellt, ein Schaltmittel 10 auf, das im vorliegenden Fall von einem Relais gebildet ist. Generell kann das Schaltmittel 10 auch von einem Halbleiterschalter gebildet sein. Weiterhin umfasst das Schaltgerät 6 eine Lo gikschaltung 11. In der Schaltsteuereinheit 9 verläuft eine die Netzspannung führende Leitung 12, die die beiden Adapterteile 6a, b verbindet. In dieser Leitung 12 ist das Schaltmittel 10 vorgesehen. Von der Ethernetbuchse 8 führt eine weitere Leitung 13 zur Logikschaltung 11. In dieser Logikschaltung 11 werden die über die Leitungen 2 gleichzeitig übertragenen Daten und die Versorgungsspannung getrennt. Die Versorgungsspannung ist im vorliegenden Fall von einer Gleichspannung von 48 V gebildet, die die Power over Ethernet-Spannung des vorliegenden Ethernet-Systems bildet.
Hierzu führt eine erste Leitung 14 von der Logikschaltung 11 zum Schaltmittel 10. Eine zweite Leitung 15 führt von der Logikschaltung 11 zur Ethernetbuchse 8'.
Über die von der Ethernetbuchse 8 zur Logikschaltung 11 führende Leitung 13 werden sowohl zu die übertragenden Daten als auch die Versorgungsspannung, das heißt die Power-over-Ethernet-Spannungsübertragung übertragen. Durch die Trennung von Daten und Versorgungsspannung in der Logikschaltung 11 werden über die zur Ethernetbuchse 8' führenden Leitung 15 nur die Daten übertragen. Über die Leitung 14 wird dagegen nur die Versorgungsspannung übertragen, die zur Steuerung des Schaltmittels 10 dient. Je nachdem ob die die Versorgungsspannung an dem Schaltmittel 10 anliegt oder nicht, wird über das Schaltmittel 10 die Netzspannung an das zweite Adapterteil 6b angelegt oder nicht.
Die Ansteuerung des Schaltgeräts 6 erfolgt dabei über die Schaltsteuereinheit 9, wobei die Ansteuerung derart erfolgt, dass die Versorgungsspannung an das Schaltmittel 10 angelegt wird oder nicht.
Ist durch diese Ansteuerung das das Schaltmittel 10 bildende Relais aktiviert, wird über das ausgegebene Schaltsignal das Endgerät 4 an die Netzspannung angeschlossen, das heißt das Endgerät 4 ist eingeschaltet und betriebsbereit. Ist das Schaltmittel 10 deaktiviert, so ist die Verbindung des Endgeräts 4 zur Netz spannung unterbrochen, das Endgerät 4 ist damit ausgeschaltet, wobei das Endgerät 4 im ausgeschalteten Zustand stromlos ist und keine Energie verbraucht.
Die Anordnung gemäß 1 kann generell dahingehend erweitert sein, dass mit einer Schaltsteuereinheit 9 mehrere Schaltgeräte 6 gesteuert werden, wobei mittels eines Schaltgeräts 6 jeweils ein Endgerät 4 ein- oder ausgeschaltet werden kann. Weiterhin sind auch kaskadierte Anordnungen von Schaltsteuereinheiten 9 und zugeordneten Schaltgeräten 6 möglich.
Mittels der Schaltsteuereinheit 9 kann generell ein zeit- oder ereignisgesteuertes Ansteuern von untergeordneten Schaltsteuereinheiten 9 oder von Schaltgeräten 6 erfolgen. Generell kann für den Datenaustausch zwischen Schaltsteuereinheiten 9 untereinander sowie mit den zugeordneten Endgeräten 4 beziehungsweise deren Schaltgeräten 6 ein spezifisches Datenprotokoll vorgesehen sein.
Wie aus 2 ersichtlich, ist im Schaltgerät 6 ein Messsystem M zur Messung des Energieverbrauchs des zugeordneten Endgeräts 4 vorgesehen. Das Messsystem M kann im einfachsten Fall von einem Messwiderstand gebildet sein. Das Messsystem M ist dem Schaltmittel 10 nachgeordnet, so dass es keine Energie verbraucht, wenn das Endgerät 4 über das Schaltmittel 10 ausgeschaltet ist. Die Messwerte des Messsystems M werden über eine Leitung L der Logikschaltung 11 zugeführt und über diese der zugeordneten Schaltsteuereinheit 9 zur Verfügung gestellt.
In der dem Schaltgerät 6 zugeordneten Schaltsteuereinheit 9 erfolgt eine Auswertung der Messwerte, insbesondere die Bestimmung des zeitlichen Verlaufs des Energieverbrauchs des Endgeräts 4. Die Zeitinformationen hierzu können der Schaltsteuereinheit 9 über das Netzwerk 1 zur Verfügung gestellt werden. Alternativ kann in der Schaltsteuereinheit 9 eine Funkuhr zur Verfügung gestellt werden. Schließlich können zur Bereitstellung der Zeitinformationen die Messwerte des Messsystems M von dem Schaltgerät 6 an die Schaltsteuereinheit 9 in einem vorgegebenen Zeittakt ausgelesen werden.
3 zeigt eine Erweiterung der Anordnung gemäß 1 dahingehend, dass dem Schaltgerät 6 zusätzlich ein mechanischer Schalter zugeordnet ist, der im vorliegenden Fall als Taster 16 ausgebildet ist. Wie aus 3 ersichtlich, ist der Taster 16 direkt an das Schaltgerät 6 angeschlossen. Der Übersichtlichkeit halber sind von der Anordnung in 1 nur noch die Schaltsteuereinheiten 9 und das Endgerät 4 dargestellt.
Das Relais des Schaltgeräts 6 gemäß 2 kann generell als monostabiles oder bistabiles Relais ausgebildet sein.
Für den Fall, dass das Schaltmittel 10 des Schaltgeräts 6 als monostabiles Relais ausgebildet ist, wird dieses Relais dadurch aktiviert und damit das Endgerät 4 eingeschaltet, indem die Versorgungsspannung, das heißt die Power over Ethernet-Spannung durch die Schaltsteuereinheit 9 an das Relais dauerhaft angelegt wird. Um das Endgerät 4 abzuschalten, wird von der Schaltsteuereinheit 9 die Versorgungsspannung abgeschaltet, das heißt diese liegt nicht mehr am Relais an, so dass dieses deaktiviert ist.
Da der Schaltzustand des Relais eindeutig dadurch bestimmt ist, ob die Versorgungsspannung am Relais anliegt oder nicht, und da das Anlegen der Versorgungsspannung an das Relais von der Schaltsteuereinheit 9 vorgegeben wird, ist der Schaltzustand des Relais stets in der Schaltsteuereinheit 9 bekannt.
Bei der Erweiterung gemäß 3 kann durch manuelles Betätigen des Tasters 16 die Deaktivierung des Relais aufgehoben und das Endgerät 4 somit eingeschaltet werden. Hierzu wird durch Betätigen des Tasters 16 das Schaltgerät 6 so angesteuert, dass über die Logikschaltung 11 kurzfristig ein Power over Ethernet-Signal ausgegeben wird, was in der Schaltsteuereinheit 9 registriert wird. Dieses Power over Ethernet-Signal bildet ein Steuersignal für die Schalt steuereinheit 9 derart, dass diese dauerhaft die Power over Ethernet-Spannung an das Schaltgerät 6 und das Relais anlegt, wodurch das Endgerät 4 dauerhaft eingeschaltet wird.
Bevorzugt ist dieser Einschaltvorgang mit einer in der Schaltsteuereinheit 9 implementierten Zeitsteuerung kombiniert, die nach Ablauf einer vorgegebenen Zeitspanne nach dem durch den Taster 16 initiierten Einschaltvorgang das Endgerät 4 wieder abschaltet.
Für den Fall, dass das Schaltmittel 10 des Schaltgeräts 6 als bistabiles Relais ausgebildet ist, wird durch einen Steuerspannungspuls, der in der Schaltsteuereinheit 9 generiert wird, der Schaltzustand des Relais geändert und damit das Endgerät 4 ein- oder ausgeschaltet. Dabei wird durch den Steuerspannungspuls das bistabile Relais dauerhaft umgesteuert, so dass das Endgerät 4 durch den Umschaltvorgang dauerhaft in diesem Zustand verbleibt. Der Steuerspannungspuls ist dabei als Versorgungsspannungspuls, das heißt als Power over Ethernet-Spannungspuls ausgebildet.
Vorteilhaft hierbei ist, dass das bistabile Relais mittels des Steuerspannungspulses der Schaltsteuereinheit 9 zwischen zwei Schaltzuständen schaltbar ist, die auch ohne Anlegen einer Spannung an das Relais stabil sind, das heißt das Relais verbraucht nur Energie bei Wechseln des Schaltzustands, nicht aber während des Verbleibens in einem der Schaltzustände.
Allerdings ist, da durch die Schaltsteuereinheit 9 mit ein- und demselben Steuerspannungspuls das Relais vom Schaltzustand „aktiviert" in „deaktiviert" und umgekehrt überführbar ist, der Schaltzustand des Endgeräts 4 in der Schaltsteuereinheit 9 nicht bekannt.
Um eine Information über den Schaltzustand des Endgeräts 4 zu gewinnen, sendet die Schaltsteuereinheit 9 in vorgegebenen Zeitintervallen Anfragen, beispielsweise in Form von Datensignalen, an das Endgerät 4. Falls das Endgerät 4 eingeschaltet ist, sendet dieses Antwortsignale an die Schaltsteuereinheit 9. Im vorliegenden Fall der Ausbildung des Netzwerks 1 als Ethernet-System ist das von der Schaltsteuereinheit 9 ausgesandte Datensignal von einem speziellen Ethernet-Signal, dem sogenannten ICMP-ECHO-REQUEST gebildet. Empfangt die Schaltsteuereinheit 9 hierauf vom Endgerät 4 ein ICMP-ECHO-RESPONSE-Signal, ist dies ein Beleg, dass das Endgerät 4 eingeschaltet ist. Empfangt die Schaltsteuereinheit 9 über einen längeren Zeitraum kein solches Datensignal vom Endgerät 4, ist dies ein Beleg, dass das Endgerät 4 nicht eingeschaltet ist.
Bei der Erweiterung gemäß 3 kann durch Betätigen des Tasters 16 das bistabile Relais direkt, das heißt ohne Eingriff der Schaltsteuereinheit 9 umgeschaltet werden und so der Schaltzustand des Endgeräts 4 geändert werden.

1: Netzwerk
2: Leitungen
3: Rechnereinheit
4: Endgerät
5: Anschluss
6: Schaltgerät
6a: erstes Adapterteil
6b: zweites Adapterteil
7: Stecker
8, 8': Ethernetbuchsen
9: Schaltsteuereinheit
10: Schaltmittel
11: Logikschaltung
12: Leitung
13: Leitung
14: Leitung
15: Anschlusspin
16: Taster
L: Leitung
M: Messsystem

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 102007028180 [0002, 0006, 0008, 0013, 0015]

Claims

Netzwerk (1) mit einer Anzahl von über Leitungen (2) verbundenen Endgeräten (4), wobei über die Leitungen (2) Daten und eine Versorgungsspannung zur Stromversorgung der Endgeräte (4) übertragbar sind, mit wenigstens einer Schaltsteuereinheit (9) und wenigstens einem dieser zugeordneten Schaltgerät (6), welches ein Schaltmittel (10) aufweist, wobei durch Ansteuerung der Schaltsteuereinheit (9) das Schaltmittel (10) des Schaltgeräts (6) aktivierbar oder deaktivierbar ist, und bei aktiviertem Schaltmittel (10) ein dem Schaltgerät (6) zugeordnetes Endgerät (4) eingeschaltet ist, indem es an eine Netzspannung angeschlossen ist, und bei deaktiviertem Schaltmittel (10) das dem Schaltgerät (6) zugeordnete Endgerät (4) ausgeschaltet ist, indem es von der Netzspannung abgekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, dass jedem Endgerät ein Messsystem zur Messung dessen Energieverbrauchs zugeordnet ist.
Netzwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des Messsystems (M) der zeitliche Verlauf des Energieverbrauchs erfassbar ist.
Netzwerk nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Messsystem (M) in dem dem Endgerät (4) zugeordneten Schaltgerät (6) integriert ist.
Netzwerk nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass über dieses Zeitinformationen in das Schaltgerät (6) eingebbar sind.
Netzwerk nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass in der oder jeder Schaltsteuereinheit (9) eine Funkuhr integriert ist.
Netzwerk nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass in vorgegebenen Zeitintervallen der aktuelle Energieverbrauch der im Messsystem (M) eines Schaltgeräts (6) ermittelt wird, in die zugeordnete Schaltsteuereinheit (9) eingelesen und dort ausgewertet wird.
Netzwerk nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der zeitliche Verlauf des Energieverbrauchs der Endgeräte (4) in der oder in den Schaltsteuereinheiten (9) ermittelt wird.
Netzwerk (1) mit einer Anzahl von über Leitungen (2) verbundenen Endgeräten (4), wobei über die Leitungen (2) Daten und eine Versorgungsspannung zur Stromversorgung der Endgeräte (4) übertragbar sind, mit wenigstens einer Schaltsteuereinheit (9) und wenigstens einem dieser zugeordneten Schaltgerät (6), welches Schaltmittel (10) aufweist, wobei durch Ansteuerung der Schaltsteuereinheit (9) das Schaltmittel (10) des Schaltgeräts (6) aktivierbar oder deaktivierbar ist und bei aktiviertem Schaltmittel (10) ein dem Schaltgerät (6) zugeordnetes Endgerät (4) eingeschaltet ist, indem es an eine Netzspannung angeschlossen ist, und bei deaktiviertem Schaltmittel (10) das dem Schaltgerät (6) zugeordnete Endgerät (4) ausgeschaltet ist indem es von der Netzspannung abgekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Zeitverhalten des Ein- und Ausschalten der Endgeräte (4) zentral gesteuert ist.
Netzwerk nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Notstromfall Endgeräte (4) abhängig von diesen zugeordneten Prioritäten eingeschaltet bleiben oder abgeschaltet werden.
Netzwerk nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass nach einem Stromausfall ein zeitlich gestaffeltes Einschalten der Endgeräte (4) erfolgt.
Netzwerk nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorgabe der Ein- und Ausschaltzeitpunkte der Endgeräte (4) über eine oder mehrere Schaltsteuereinheiten (9) erfolgt.