DE102012008489A1

DE102012008489A1 - Switched socket for electrical load, has control device that is connected to temperature sensor which detects temperature of socket, to drive switching device in dependence on detected temperature value

Info

Publication number: DE102012008489A1
Application number: DE201210008489
Authority: DE
Inventors: Helmut Simon; Andreas Landerer; Ajoy George; Tobias Blank
Original assignee: Diehl AKO Stiftung and Co KG
Current assignee: Diehl AKO Stiftung and Co KG
Priority date: 2011-12-15
Filing date: 2012-04-26
Publication date: 2013-06-20

Abstract

The switched socket (4) has electric cable (9,13,20) that connects connector (14,19) of supply-side connection device and connector (8,21) of load-side connection device with each other and switching device (11) that selectively establishes or disconnects the conductive connection between connectors. A temperature sensor (24) detects a temperature of socket. A control device (26) is connected to temperature sensor to drive the switching device in dependence on the detected temperature value.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine schaltbare Steckdose gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.The present invention relates to a switchable socket according to the preamble of claim 1.

Schaltbare Steckdosen dienen dazu, solche elektrische Betriebslasten, welche bestimmungsgemäß durch einen Netzstecker an das elektrische Stromnetz angeschlossen werden, schaltbar zu machen. Hierbei handelt es sich beispielsweise um elektrische Lampen, Ventilatoren, Luftbefeuchter oder Heizungen, welche auf diese Art fernsteuerbar und regelbar im Sinne einer Zweipunktregelung gemacht werden können. In zunehmendem Maß werden vom energiebewussten Endverbraucher aber auch Geräte mit hoher Standby-Leistung, wie Musikanlagen und Fernseher, abschaltbar eingerichtet, um elektrische Energie zu sparen. Andere Geräte, bei denen ein gezieltes Einschalten sinnvoll ist, sind Hausgeräte wie Waschmaschinen und Geschirrspüler, welche von modernen Energiemanagement-Systemen zukünftig genau dann eingeschaltet werden, wenn ein zeitvariabler Stromtarif einen wünschenswerten Niedrigstpreisstand erreicht hat.Switchable sockets are used to make such electrical operating loads, which are intended to be connected by a power plug to the electrical mains, switchable. These are, for example, electric lamps, fans, humidifiers or heaters, which can be remotely controlled and regulated in the manner of a two-point control in this way. Increasingly, the energy-conscious end user but also devices with high standby power, such as music systems and TVs, set off to save electrical energy. Other devices in which selective switching makes sense, are home appliances such as washing machines and dishwashers, which will be switched on by modern energy management systems in the future just when a time-varying electricity tariff has reached a desirable low price.

Zur Steuerung dieser oder anderer Geräte wird die schaltbare Steckdose, nachfolgend auch Funktionsstecker genannt, in eine vorhandene Steckdose eingesteckt. In die schaltbare Steckdose wiederum steckt der Benutzer den Stecker des Gerätes ein. In der schaltbaren Steckdose befindet sich mindestens ein Schalter, in aller Regel handelt es sich dabei um ein Relais, welcher mindestens einen der beiden zur Stromführung benötigten elektrischen Leiter des Steckers unterbrechen kann. Es sind auch Ausführungen mit zweipoliger Abschaltung in Form eines zweipoligen Relais oder zweier Einzelrelais bekannt, welche in der Lage sind beide elektrischen Leiter zu unterbrechen. Zur Ansteuerung des elektrischen Schalters dient in aller Regel ein digitales Schaltglied, zum Beispiel auch ein Mikroprozessor, mit nachgeschalteter Relais-Treiberstufe. Das Interface zum Benutzer besteht zumeist aus einer Schalttaste oder alternativ aus einem kleinen Funkempfänger. Der Schaltkontakt wird dann entweder betätigt, wenn der Benutzer die Taste kurz drückt oder aber mittels einer Fernbedienung ein Funksignal an den Funkempfänger sendet. Andere Formen der Bedienung sind denkbar, sollen hier jedoch nicht weiter betrachtet werden.To control these or other devices, the switchable socket, hereafter also referred to as a functional plug, is plugged into an existing socket. In turn, the user inserts the plug of the device into the switchable socket. In the switchable socket there is at least one switch, as a rule, this is a relay, which can interrupt at least one of the two required for carrying power electrical conductor of the plug. There are also versions with two-pole shutdown in the form of a two-pole relay or two single relay known, which are able to interrupt both electrical conductors. To control the electrical switch is usually a digital switching element, for example, a microprocessor, with downstream relay driver stage. The interface to the user usually consists of a button or alternatively a small radio receiver. The switching contact is then actuated either when the user presses the button briefly or sends a radio signal to the radio receiver by means of a remote control. Other forms of operation are conceivable, but should not be considered here.

Funktionsstecker erzeugen elektrische Verlustleistung und infolge davon Wärme. Als Wärmequellen kommen zum Beispiel das Netzteil zur Stromversorgung der Steuerschaltung des Funktionssteckers, die elektronischen Ansteuerkomponenten für das Relais, eventuell im Stromkreis befindliche Sicherungen oder Messwiderstände, sowie die elektrischen Zuleitungen zwischen den Kontakten und dem Relais in Betracht. Die von diesen Quellen erzeugte Wärme ist relativ konstant und kann leicht berechnet werden. Aber auch der Relaiskontakt selbst erzeugt an der Schaltstelle Wärme aufgrund des Kontakt-Übergangswiderstandes, welcher seinerseits stark vom Zustand des Relaiskontaktes abhängt. Dieser selbst variiert stark mit der Art der Belastung, zum Beispiel ob es sich um Glühlampen oder kapazitive Lasten mit einem hohen Einschaltstrom oder induktive Lasten mit einem starken Abschaltfunken handelt. Die wohl ungünstigste Belastung eines Relais stellt es dar, wenn in immer der gleichen Netzhalbwelle zu- oder abgeschaltet wird. Dies führt zu Materialwanderungen von einem der Schaltkontakte zum anderen, solange, bis das spezielle Kontaktmaterial auf einem der Kontakte komplett erodiert ist. Die Hersteller der Relais sowie diejenigen, welche die Relais im Betrieb ansteuern, geben sich daher größte Mühe, durch geeignete Kontaktmaterialien sowie Ansteuerverfahren den Effekt eines ansteigenden Relaiskontaktes in berechenbaren Grenzen zu halten. Dennoch müssen die Relais speziell im Falle der Funktionsstecker erheblich überdimensioniert werden, da die genaue Betriebslast über die Lebensdauer für den Hersteller praktisch nicht vorhersehbar ist. Der Kontaktwiderstand und damit dessen Erwärmung schwanken dabei je nach Lastart trotz aller Vorkehrungen erheblich, ein Faktor von 3–5 ist keine Seltenheit.Function plugs generate electrical power loss and as a result, heat. As sources of heat, for example, the power supply for the power supply of the control circuit of the function plug, the electronic control components for the relay, possibly located in the circuit fuses or measuring resistors, as well as the electrical leads between the contacts and the relay into consideration. The heat generated by these sources is relatively constant and can be easily calculated. But even the relay contact itself generates heat at the switching point due to the contact resistance, which in turn depends strongly on the state of the relay contact. This itself varies greatly with the type of load, for example, whether it is incandescent or capacitive loads with a high inrush current or inductive loads with a strong shutdown spark. The most unfavorable load of a relay is when it is switched on or off in always the same half-wave. This leads to material migrations from one of the switch contacts to the other, until the special contact material on one of the contacts is completely eroded. The manufacturers of the relays, as well as those which control the relays in operation, therefore go to great lengths to keep the effect of a rising relay contact in calculable limits by means of suitable contact materials and control methods. Nevertheless, the relays must be significantly oversized, especially in the case of the function plug, since the exact operating load over the lifetime for the manufacturer is virtually unpredictable. The contact resistance and thus its heating vary considerably depending on the load, despite all precautions, a factor of 3-5 is not uncommon.

Eine weitere ganz wesentliche Wärmequelle im Verbund aus Steckdose, in diese eingestecktem Funktionsstecker und in diesen selbst wiederum eingestecktem Laststecker, ist der Übergangswiderstand der einzelnen Steckkontakte. Gemeint ist der elektrische Kontakt zwischen einer Buchse der Steckdose einerseits und einem Stift des Funktionssteckers andererseits. Hiervon gibt es zwei elektrische Kontaktübergänge für jeden der beiden bevorzugten elektrischen Leiter (der Schutzkontaktleiter wird hier nicht betrachtet). Weiterhin gemeint ist der elektrische Kontakt zwischen einer Buchse des Funktionssteckers einerseits und einem Stift des Laststeckers andererseits. Auch hiervon sind im System für jeden bevorzugten elektrischen Leiter zwei Übergänge vorhanden. Insgesamt handelt es sich also um vier elektrische Übergänge, die jeweils einen elektrischen Übergangswiderstand bilden.Another very important source of heat in the composite of socket, in this plugged function plug and in this turn inserted plug-in, is the contact resistance of the individual plug contacts. What is meant is the electrical contact between a socket of the socket on the one hand and a pin of the function plug on the other. Of these, there are two electrical contact junctions for each of the two preferred electrical conductors (the protective contact conductor is not considered here). Also meant is the electrical contact between a socket of the function plug on the one hand and a pin of the load plug on the other hand. Again, there are two transitions in the system for each preferred electrical conductor. Overall, it is therefore four electrical transitions, each forming an electrical contact resistance.

Dessen jeweiliger genauer Anteil an der Verlustwärmeerzeugung kann noch wesentlich schlechter vorhergesagt werden als der des Relais. Beim Relais nämlich ist der elektrische Kontakt in der Regel hermetisch gekapselt und somit gegen den Einfluss von Schmutz und Feuchte geschützt. Die Steckkontakte von Steckdose, Funktionsstecker und Laststecker hingegen liegen systembedingt offen und sind vor allem im nicht gesteckten Zustand sämtlichen Umwelteinflüssen ausgesetzt. Während man die Buchsenkontakte durch geeignete Schieber an den dafür vorgesehenen Löchern des Gehäuses noch etwas schützen kann, sind die nicht gesteckten Kontaktstifte der Stecker allen Einflüssen absolut schutzlos ausgesetzt. Der elektrische Übergangswiderstand eines in eine Buchse eingesteckten Kontaktstiftes ist daher praktisch unvorhersagbar und kann leicht um den Faktor 5 variieren.Its respective exact proportion of the loss of heat generation can be predicted much worse than that of the relay. In the relay namely the electrical contact is usually hermetically sealed and thus protected against the influence of dirt and moisture. The plug-in contacts of socket, function plug and load plug, however, are systemic open and are exposed, especially in the unplugged state of all environmental influences. While the socket contacts by suitable slide on the holes provided for the housing can protect something, the plugged pins of the plug are exposed to all influences absolutely defenseless. The electrical contact resistance of a plug inserted into a socket pin is therefore practically unpredictable and can easily vary by a factor of 5.

Man kann zwar durch geeignete Kontaktwerkstoffe die Korrosionsneigung des selbst entwickelten Steckpartners im Rahmen des ökonomisch möglichen reduzieren, z. B. hat der Hersteller des Funktionssteckers Einfluss auf die Kontaktgüte der darin befindlichen Buchsen und Steckerstifte, nicht jedoch die der anderen beteiligten Steckpartner, in diesem Fall also der Steckdose und des Laststeckers. So kann es zu erheblichen Erhitzungen kommen. Die Norm macht hier eine Vorgabe, die besagt, dass die Erwärmung der Steckverbindung bei Nennlast maximal 45 K betragen darf, ohne jedoch zu definieren, welcher genaue Übergangswiderstand bei dieser Messung vorhanden ist. Die Praxis zeigt, dass dies unzureichend ist, weil der tatsächlich mögliche Zustand der Kontakte nicht berücksichtigt wird. Zudem halten sich zahlreiche Hersteller und Importeure von Geräten mit Buchsen und Steckern insbesondere aus Billiglohnländern nicht an die Norm, und deren Kontakte überhitzen bei Nennbelastung sehr stark, wie Messungen renommierter Institute bewiesen haben. Auch wenn sich der Benutzer nicht streng an diese Vorgaben in der Bedienungsanleitung – soweit überhaupt vorhanden (z. B. Steckerleisten) – hält, oder die Umgebungsluft zum Beispiel in einer Küche durch Feuchte und Fettausdünstungen belastet ist, werden sehr schnell isolierende Schichten aufgebaut, welche beim einfachen Steckvorgang nicht wie vorgesehen hinreichend durchbrochen werden können.Although it can be reduced by suitable contact materials, the tendency to corrosion of the self-developed mating partner within the economically possible, z. B. has the manufacturer of the function plug influence on the contact quality of the sockets and pins therein, but not the other involved partners, in this case the socket and the load connector. This can lead to considerable heating. The standard makes a specification here, which states that the heating of the connector at nominal load may be a maximum of 45 K, without, however, defining which exact contact resistance is present in this measurement. Practice shows that this is insufficient because the actual possible state of the contacts is not taken into account. In addition, numerous manufacturers and importers of devices with sockets and plugs, especially from low-wage countries, do not adhere to the standard, and their contacts overheat at nominal load very strongly, as measurements by renowned institutes have proven. Even if the user does not strictly adhere to these specifications in the operating instructions - if present at all (eg power strips) - or the ambient air is contaminated by moisture and grease spills, for example, in a kitchen, insulating layers are rapidly built up can not be sufficiently broken in the simple plug-in process as intended.

Die Höhe der erzeugten Wärme ist proportional dem Widerstand von Leitern und Kontaktübergängen und dem Quadrat des Laststromes. Wenn beispielsweise ein typisch festgestellter Übergangswiderstand von 2,5 mΩ bei 10 A eine Verlustleistung von 250 mW erzeugt, sind es bei allen vier Übergängen bereits 1.000 mW. Bei 16 A entstehen so bereits knapp 2,56 W elektrischer Verlustleistung, bei 16 A und einem fünffach erhöhten Widerstand sind es satte 12,8 W. Während eine Leistung von 1 W relativ gut durch die Oberfläche des gesamten Steckverbundes abgeführt werden kann, führt eine Verlustleistung von 12 W zu einer sehr starken Erwärmung der Oberfläche und zu einer gefährlichen Überhitzung der Kontakte. Diese kann zum Beispiel zum Schmelzen von Plastikteilen führen.The amount of heat generated is proportional to the resistance of conductors and contact junctions and the square of the load current. For example, if a typical established contact resistance of 2.5 mΩ at 10 A produces a power loss of 250 mW, it is already 1,000 mW for all four transitions. At 16 A, almost 2.56 W of electrical power loss are generated. At 16 A and a fivefold increase in resistance, it is a whopping 12.8 W. While a power of 1 W can be dissipated relatively well through the surface of the entire plug-in connection, one leads Power loss of 12 W to a very high heating of the surface and dangerous overheating of the contacts. This can, for example, lead to the melting of plastic parts.

Durch solch undefiniertes Steckkontaktverhalten entstehen neben Schäden am Gerät Gefahrensituationen, welche von einer einfachen Verbrennung durch Berührung des gerade herausgezogenen überhitzten Steckerstiftes bis hin zum Gebäudebrand führen können. Diese gilt es zu vermeiden, und zwar zur Sicherheit des Verbrauchers dem gesunden Menschenverstand nach unabhängig davon, ob er den Funktionsstecker vorschriftsmäßig gebraucht hat (also beispielsweise entsprechend einer Bedienungsanleitung nicht in Feuchträumen) oder ob der Steckkontaktpartner die Norm einhält.Such undefined plug contact behavior causes not only damage to the device, but also dangerous situations, which can result from simple combustion due to contact with the overheated plug pin that has just been pulled through to building fire. This is to be avoided, and for the safety of the consumer common sense regardless of whether he has used the functional plug in accordance with regulations (ie, for example, according to a manual not in wet rooms) or if the plug contact partner complies with the norm.

Es besteht daher Bedarf an einer Lösung, wie dieses Risiko sicher und zu vertretbaren Kosten, bei einem gleichzeitig kompakten und damit formschönen Gehäusedesign, vermieden werden kann.There is therefore a need for a solution, as this risk can be safely and at a reasonable cost, while a compact and therefore shapely case design, can be avoided.

Ein weiteres Problem entsteht dann, wenn ein Funktionsstecker lediglich für eine kleinere Leistung dimensioniert ist, als sie das Versorgungsnetz zulässt. Beispielsweise kann ein Funktionsstecker auch für nur 10 A Nennstrom gebaut und im Datenblatt deklariert sein. Ein typischer deutscher Haushalts-Stromkreis liefert jedoch beispielsweise 16 A. Wenn der Benutzer ein solches Gerät versehentlich mit einer Last von mehr als der Nennlast betreibt, wird es sich ebenfalls aufgrund der genannten Wärmequellen überhitzen. Wenn nun der Betrieb bei zu hohem Laststrom beispielsweise dadurch verhindert wird, dass im Funktionsstecker eine Schmelzsicherung auslöst, wenn das Gerät im unzulässigen Bereich betrieben wird, führt ein Fehlbetrieb entweder zum Totalausfall, wenn die Sicherung nicht gewechselt werden kann, oder zu einem erhöhten Fertigungsaufwand, falls die Sicherung wechselbar ausgeführt ist.Another problem arises when a functional connector is dimensioned only for a smaller power than it allows the supply network. For example, a functional plug can also be built for a rated current of only 10 A and declared in the data sheet. However, for example, a typical German home electric circuit will provide 16A. If the user inadvertently operates such a device with a load in excess of the rated load, it will also overheat due to the heat sources mentioned. If, for example, operation at too high a load current is prevented by triggering a fuse in the function plug when the device is operated in an inadmissible range, a malfunction will either lead to total failure if the fuse can not be changed or to an increased production cost. if the fuse is replaceable.

Des Weiteren ist es wünschenswert, stets das gesamte Leistungspotenzial eines Funktionssteckers auszuschöpfen, ohne dass dabei eine Gefahrensituation entsteht. So ist auch ein Gerät, welches für einen Dauerstrom von beispielsweise 12 A dimensioniert wurde, in aller Regel technisch in der Lage, für eine bestimmte Zeit von beispielsweise 30 Minuten einen wesentlich höheren Strom, also z. B. 16 A zu führen. Die thermische Zeitkonstante eines Funktionssteckers ist nämlich sehr hoch, so dass es bei kurzzeitigen Strombelastungen oberhalb des Nennwertes nicht zu gefährlichen Temperaturüberhöhungen kommt. Geräte, welche beispielsweise typischerweise zeitweise im Mittel Ströme von etwa 14 A benötigen, in der restlichen Zeit jedoch lediglich etwa 5 A, sind Waschgeräte. In der Aufheizphase braucht die Heizung in aller Regel einen Strom von 10 A, gleichzeitig benötigt ein reversierender Motor in der Bewegungsphase bis zu 8 A. Da sich der Motor aber nur jeweils eine bestimmte Zeit bewegt und darauf eine Pause folgt, entsteht während der Aufheizphase ein mittlerer Strombedarf von ca. 14 A. Wenn ein für 12 A dimensionierter Funktionsstecker an einem solchen Gerät betrieben wird, kann er normalerweise nicht erkennen, dass es sich nur um eine kurzzeitige Belastung handelt. Zudem weiß er nicht, wie stark der Funktionsstecker bereits aufgrund des Vorgeschehens erwärmt ist. Es muss also sicherheitshalber eine Abschaltung erfolgen, sobald der Nennstrom für eine kurze Zeit überschritten wurde. Dies setzt voraus, dass eine Strommesseinrichtung vorhanden ist. Falls auch hier eine Sicherung eingebaut ist, welche bei Überschreitung des Nennstromes ausschaltet, so wird diese ebenfalls auslösen, wenn der Nennstrom nur kurzzeitig überschritten wurde. Tatsächlich wäre dies jedoch bei dem beschriebenen Gerät nicht notwendig gewesen.Furthermore, it is desirable to always exploit the full potential of a function plug, without causing a dangerous situation. So is a device which has been dimensioned for a continuous current of, for example, 12 A, usually technically able for a certain time of, for example, 30 minutes a much higher power, ie z. B. 16 A to lead. The thermal time constant of a function plug is in fact very high, so that it does not come to dangerous temperature peaks for short-term current loads above the nominal value. Devices which, for example, typically typically need currents of about 14 amperes on average, but only about 5 amps in the remaining time, are washing machines. In the heating phase, the heating usually needs a current of 10 A, at the same time requires a reversing motor in the movement phase up to 8 A. However, since the engine only moves for a certain time and followed by a break, arises during the heating phase average power requirement of approx. 14 A. If a 12-amp functional plug is operated on such a device, it usually can not detect that it is only a short-term load. In addition, he does not know how strong the function plug already due to the Preheated is heated. For safety reasons, it must be switched off as soon as the nominal current has been exceeded for a short time. This assumes that a current measuring device is available. If a fuse is installed here as well, which switches off when the rated current is exceeded, this will also trigger if the rated current has only been exceeded for a short time. In fact, however, this would not have been necessary with the device described.

Eine absolut sichere Lösung der beschriebenen Aufgabe, die Auswirkung eines undefinierten Kontaktwiderstandes zu eliminieren, ist bisher nicht bekannt. In aller Regel werden sich die Hersteller auf die Einhaltung der Norm, die einen maximalen Verschmutzungsgrad vorgibt, durch ihr Gerät berufen. Sie verlangen vom Endverbraucher, implizit oder ausdrücklich, dass dieser das Gerät nur in einer sauberen Umgebung benutzt und für unverschmutzte Kontakte sorgt. In der Bedienungsanleitung, sofern es zum Gerät überhaupt eine solche gibt, steht dann, für welchen Verschmutzungsgrad das Gerät geeignet ist. Es ist jedoch unter normalen Bedingungen nicht vorhersehbar, welchen Kontakt-Widerstandswert beispielsweise eine jahrelang nicht benutzte Wandsteckdose hat, oder der Stecker einer Kabeltrommel, welche zuvor im harten Umfeld einer Baustelle im Einsatz war. Somit kann zumindest in Einzelfällen eine Gefahrensituation nicht gänzlich ausgeschlossen werden.An absolutely secure solution to the described problem of eliminating the effect of an undefined contact resistance is not yet known. As a rule, the manufacturers will rely on compliance with the standard, which specifies a maximum degree of contamination, by their device. They require the end user, implicitly or expressly, to use the device only in a clean environment and to provide unpolluted contacts. In the manual, if there is such a device, then stands for what degree of contamination the device is suitable. However, under normal conditions, it is unpredictable which contact resistance value, for example, a wall socket not used for years, or the plug of a cable drum, which was previously used in the harsh environment of a construction site. Thus, at least in individual cases, a dangerous situation can not be completely ruled out.

Aber auch schon um die gängigen Normen einzuhalten, sind erhebliche Bemühungen notwendig. Auch die oben genannte, bei typischen Übergangswiderständen mit sauberen Kontakten auftretende, Verlustleistung von ca. 2,5 W bei 16 A Laststrom erzeugt in Verbindung mit den ebenfalls oben genannten konstanten Verlustleistungen eine erhebliche Erwärmung. Daher versuchen die Hersteller von Funktionssteckern mit hoher Nenn-Schaltleistung die Gehäuse möglichst groß zu machen, damit sich die erzeugte Wärme im Gehäuse weiträumig verteilen kann. Sie wird dann über die entsprechend größere Gehäusefläche vorteilhaft abgeführt. Auch werden die Metallflächen der Kontakte, Zuleitungen und Leiterbahnen maximiert, um so als Kühlkörper zu wirken. Zudem versucht man, die beschriebenen berechenbaren Verluste durch Leiterbahnen, Sicherungen, Messwiderstände, Relais usw. durch möglichst großzügige Dimensionierung zu reduzieren, so dass die Summe aller Wärmeeinträge minimiert wird. Dies ist kostenaufwändig.But even to comply with the usual standards, considerable efforts are necessary. The above-mentioned, occurring in typical contact resistors with clean contacts, power loss of about 2.5 W at 16 A load current generated in conjunction with the above-mentioned constant power losses significant heating. Therefore, the manufacturers of function plugs with high rated switching power try to make the housing as large as possible so that the heat generated in the housing can be widely distributed. It is then advantageously removed via the correspondingly larger housing surface. Also, the metal surfaces of the contacts, leads and traces are maximized to act as a heat sink. In addition, attempts are made to reduce the described calculable losses by printed conductors, fuses, measuring resistors, relays, etc. by the largest possible dimensioning, so that the sum of all heat inputs is minimized. This is costly.

Alle bisher beschriebenen Maßnahmen führen jedoch nachteilig leicht zu unschönen, klobigen Designs und so großen Gehäuseabmessungen, dass mehrere gleichartige Funktionsstecker nicht in nebeneinander liegende Steckdosen passen.However, all the measures described so far, disadvantageously easily lead to unsightly, chunky designs and housing dimensions so large that several similar function plugs do not fit into adjacent sockets.

Falls ein Funktionsstecker – wie beschrieben – eigentlich für einen kleineren Nennstrom ausgelegt ist, als ihn das Netz liefern kann und daher theoretisch dauerhaft mit zu hohem Strom betrieben werden könnte, kann der Funktionsstecker entsprechend mit einer Schmelzsicherung abgesichert sein. Nachteilig daran ist, wenn die Sicherung zu schnell auslöst und damit einen Servicefall oder gar Totalausfall bewirkt, oder wenn sie schlimmstenfalls gar nicht auslöst, und es dann zu einer der oben beschriebenen Gefahrensituationen kommt. Eine Schmelzsicherung, die zuverlässig alle möglichen Lastsituationen berücksichtigt, welche an einem Funktionsstecker durch den dem Hersteller unbekannten, variablen Einsatzzweck vom Benutzer erzeugt werden können, ist nicht bekannt.If a function plug - as described - actually designed for a smaller rated current than it can supply the network and therefore theoretically could be permanently operated with too high power, the function plug can be secured accordingly with a fuse. The disadvantage of this is when the fuse triggers too fast and thus causes a service case or even total failure, or if it does not trigger in the worst case, and then it comes to one of the danger situations described above. A fuse which reliably takes into account all possible load situations which can be generated by the user on a functional plug by the user, unknown variable application purpose, is not known.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine schaltbare Steckdose mit einem verbesserten Schutz gegen thermische Überlastung zu schaffen.The invention has for its object to provide a switchable socket with improved protection against thermal overload.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine schaltbare Steckdose mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Besonders bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.This object is achieved by a switchable socket with the features of claim 1. Particularly preferred embodiments and further developments of the invention are the subject of the dependent claims.

Die schaltbare Steckdose weist eine versorgungsseitige Anschlusseinrichtung mit wenigstens einem ersten Anschlusselement; wenigstens eine verbraucherseitige Anschlusseinrichtung mit wenigstens einem zweiten Anschlusselement; wenigstens eine elektrische Leitung, welche ein erstes Anschlusselement und ein zweites Anschlusselement miteinander verbindet; und wenigstens eine Schalteinrichtung zum wahlweisen Trennen oder Herstellen der elektrisch leitenden Verbindung zwischen einem ersten Anschlusselement und einem zweiten Anschlusselement. Weiter ist wenigstens eine Temperaturerfassungseinrichtung zum Erfassen einer Temperatur der Steckdose vorgesehen. Eine Steuervorrichtung ist mit dieser wenigstens einen Temperaturerfassungseinrichtung verbunden und ausgebildet, um die wenigstens eine Schalteinrichtung in Abhängigkeit von dem erfassten Temperaturwert anzusteuern.The switchable socket has a supply-side connection device with at least one first connection element; at least one consumer-side connection device with at least one second connection element; at least one electrical line interconnecting a first terminal and a second terminal; and at least one switching device for selectively disconnecting or producing the electrically conductive connection between a first connection element and a second connection element. Furthermore, at least one temperature detection device is provided for detecting a temperature of the socket. A control device is connected to this at least one temperature detection device and designed to control the at least one switching device in dependence on the detected temperature value.

Gemäß der Erfindung weist die schaltbare Steckdose wenigstens eine Temperaturerfassungseinrichtung auf, welche eine Temperatur der Steckdose erfassen kann. Es kann somit unmittelbar eine Überhitzung bzw. eine drohende Überhitzung der Steckdose festgestellt werden. Die Schalteinrichtung der schaltbaren Steckdose wird durch eine Steuervorrichtung entsprechend dem mittels der Temperaturerfassungseinrichtung erfassten Temperaturwert zum Trennen oder Herstellen der elektrischen Verbindung angesteuert.According to the invention, the switchable socket has at least one temperature detection device which can detect a temperature of the socket. It can thus be determined immediately overheating or impending overheating of the socket. The switching device of the switchable socket is controlled by a control device according to the temperature detected by the temperature detecting means temperature value for separating or establishing the electrical connection.

Die erfindungsgemäße schaltbare Steckdose wird vor der oben beschriebenen thermischen Überlastung dadurch punktgenau geschützt, dass durch eine elektronische Schutzschaltung ihre Temperatur vorzugsweise in der Umgebung der Steckkontakte überwacht wird und bei zu hohem Temperaturwert die Last ausgeschaltet wird, bis die notwendige Abkühlung erreicht ist. The switchable socket according to the invention is thereby accurately protected against the thermal overload described above, that their temperature is preferably monitored by an electronic protection circuit in the vicinity of the plug contacts and at too high a temperature value, the load is turned off until the necessary cooling is achieved.

Die Dimensionierung von Komponenten und Gehäuseabmessungen kann so erfolgen, dass im Normalbetrieb, also mit nicht unzulässig verschmutzten Kontakten und bei dauerhaft abverlangtem Nennstrom, keine unzulässige Erwärmung erfolgt. Eine Überdimensionierung ist nicht notwendig. Dennoch können die beschriebenen Fälle, welche außerhalb des Normalbetriebes zu gefährlichen Situationen oder Geräte-Totalausfällen führen können, bei der erfindungsgemäßen schaltbaren Steckdose nicht mehr auftreten. Die Schutzschaltung arbeitet dabei unabhängig vom Grad der Kontaktverschmutzung, unabhängig von der Dauer einer kurzzeitigen Überlastung, unabhängig von der Nominallast und unabhängig von der jeweiligen Umgebungstemperatur.The dimensioning of components and housing dimensions can be done so that in normal operation, ie with not unduly contaminated contacts and permanently demanded rated current, no inadmissible heating takes place. Oversizing is not necessary. Nevertheless, the described cases, which can lead to dangerous situations or total catastrophes outside of normal operation, no longer occur in the switchable socket according to the invention. The protection circuit operates regardless of the degree of contact contamination, regardless of the duration of a short-term overload, regardless of the nominal load and regardless of the ambient temperature.

Dies spart vorteilhaft Materialkosten und lässt eine kleinere und damit designmäßig und funktionell günstigere Gehäuseabmessung zu. Zugleich ist es eine Möglichkeit, das Problem zuverlässig und sicher zu lösen.This saves advantageous material costs and allows a smaller and thus design moderate and functionally cheaper housing dimensions. At the same time it is a way to solve the problem reliably and safely.

Die Schutzschaltung selbst kann idealerweise ohne zusätzliche Bauteile aufgebaut werden. Dann steht die Schutzfunktion ohne zusätzliche Kosten zur Verfügung. Vorzugsweise wird für die Steuervorrichtung eine ohnehin vorhandene Steuervorrichtung zum Ansteuern der Schalteinrichtung verwendet und wird für die Temperaturerfassungseinrichtung ein ohnehin in einer solchen Steuervorrichtung vorhandener Temperatursensor verwendet.The protection circuit itself can ideally be constructed without additional components. Then the protection function is available at no extra cost. Preferably, an already existing control device for driving the switching device is used for the control device and is used for the temperature detection device an existing anyway in such a control device temperature sensor.

Die Konstruktion der Erfindung erlaubt es, formschöne, kleine und kostengünstige Funktionsstecker in Verbindung mit Geräten zu betreiben, welche nur zeitweise, aber nicht dauerhaft einen Strom über dem Nennstrom verlangen.The construction of the invention makes it possible to operate shapely, small and cost-effective function plugs in connection with devices which require only temporarily, but not permanently, a current above the rated current.

Die schaltbare Steckdose enthält vorzugsweise genau eine versorgungsseitige Anschlusseinrichtung zum Anschließen der Steckdose beispielsweise an eine Netzsteckdose. Die versorgungsseitige Anschlusseinrichtung weist wenigstens ein erstes Anschlusselement vorzugsweise in der Form eines Kontaktstiftes auf. Vorzugsweise enthält die versorgungsseitige Anschlusseinrichtung zwei erste Anschlusselemente.The switchable socket preferably contains exactly one supply-side connection device for connecting the socket, for example to a mains socket. The supply-side connection device has at least one first connection element, preferably in the form of a contact pin. The supply-side connection device preferably contains two first connection elements.

Die schaltbare Steckdose enthält wenigstens eine verbraucherseitige Anschlusseinrichtung zum Anschließen von beispielsweise Laststeckern (d. h. Anschlusssteckern von Lasten bzw. Verbrauchern) an die schaltbare Steckdose. Es kann genau eine verbraucherseitige Anschlusseinrichtung vorgesehen sein, es können aber auch zwei, drei, vier oder mehr verbraucherseitige Anschlusseinrichtungen vorgesehen sein. Im Fall von wenigstens zwei verbraucherseitigen Anschlusseinrichtungen sind diese vorzugsweise parallel geschaltet. Die verbraucherseitigen Anschlusseinrichtungen weisen jeweils wenigstens ein zweites Anschlusselement vorzugsweise in der Form eines Buchsenkontaktes auf.The switchable socket contains at least one consumer-side connection device for connecting, for example, load plugs (that is to say connecting plugs of loads or consumers) to the switchable socket. It can be provided exactly one consumer-side connection device, but it can also be provided two, three, four or more consumer-side connection devices. In the case of at least two consumer-side connection devices, these are preferably connected in parallel. The consumer-side connection devices each have at least one second connection element, preferably in the form of a socket contact.

Vorzugsweise enthält jede verbraucherseitige Anschlusseinrichtung zwei zweite Anschlusselemente.Each consumer-side connection device preferably contains two second connection elements.

Die schaltbare Steckdose enthält wenigstens eine elektrische Leitung. Vorzugsweise enthält die schaltbare Steckdose mehrere elektrische Leitungen, vorzugsweise für jedes zweite Anschlusselement der verbraucherseitigen Anschlusseinrichtung(en) eine elektrische Leitung, welche dieses zweite Anschlusselement mit einem ersten Anschlusselement der versorgungsseitigen Anschlusseinrichtung verbindet. Die elektrische Leitung ist in diesem Zusammenhang eine durchgehende elektrische Leitung oder weist mehrere miteinander verbundene oder verbindbare Leitungsabschnitte auf.The switchable socket contains at least one electrical line. Preferably, the switchable socket contains a plurality of electrical lines, preferably for each second connection element of the consumer-side connection device (s) an electrical line which connects this second connection element with a first connection element of the supply-side connection device. The electrical line is in this context a continuous electrical line or has a plurality of interconnected or connectable line sections.

Die schaltbare Steckdose enthält wenigstens eine Schalteinrichtung. Im Rahmen der Erfindung weist sie vorzugsweise für jedes zweite Anschlusselement der verbraucherseitigen Anschlusseinrichtung(en) eine Schalteinrichtung, jeweils für ein zweites Anschlusselement der verbraucherseitigen Anschlusseinrichtung(en) eine Schalteinrichtung, für jedes erste Anschlusselement der versorgungsseitigen Anschlusseinrichtung eine Schalteinrichtung oder für ein erstes Anschlusselement der versorgungsseitigen Anschlusseinrichtung eine Schalteinrichtung auf. Die Schalteinrichtung ist ausgebildet und angeordnet, um eine elektrisch leitende Verbindung zwischen einem ersten Anschlusselement und einem zweiten Anschlusselement wahlweise zu trennen oder herzustellen. Vorzugsweise ist die Schalteinrichtung in einer entsprechenden elektrischen Leitung angeordnet. Die wenigstens eine Schalteinrichtung ist vorzugsweise in der Art eines einfachen Schalters oder eines Relais aufgebaut.The switchable socket contains at least one switching device. In the context of the invention, it preferably has a switching device for each second connecting element of the consumer-side connecting device (s), a switching device for a second connecting element of the consumer-side connecting device (s), a switching device for each first connecting element of the supply-side connecting device or a switching device for a first connecting element of the supply side Connecting device on a switching device. The switching device is designed and arranged to selectively disconnect or produce an electrically conductive connection between a first connection element and a second connection element. Preferably, the switching device is arranged in a corresponding electrical line. The at least one switching device is preferably constructed in the manner of a simple switch or a relay.

Die wenigstens eine Schalteinrichtung ist vorzugsweise mit einer Steuervorrichtung zum Ansteuern der Schalteinrichtung gekoppelt. Diese Steuervorrichtung ist vorzugsweise mit einer manuell betätigbaren Bedienvorrichtung an der Steckdose oder mit einer Fernbedienung (z. B. per Funk) verbunden.The at least one switching device is preferably coupled to a control device for driving the switching device. This control device is preferably connected to a manually operable control device on the socket or to a remote control (eg by radio).

Die schaltbare Steckdose enthält wenigstens eine Temperaturerfassungseinrichtung, d. h. genau eine oder mehrere Temperaturerfassungseinrichtungen. Eine Temperaturerfassungseinrichtung enthält vorzugsweise einen Temperatursensor zum Erfassen einer Temperatur.The switchable socket contains at least one temperature detection device, ie exactly one or more temperature sensing devices. A temperature detection device preferably includes a temperature sensor for detecting a temperature.

Diese wenigstens eine Temperaturerfassungseinrichtung ist mit einer Steuervorrichtung verbunden, welche die wenigstens eine Schalteinrichtung in Abhängigkeit von dem erfassten Temperaturwert ansteuert. Bei dieser Steuervorrichtung handelt es sich vorzugsweise um die gleiche Steuervorrichtung, die zum bedienungsabhängigen Ansteuern der Schalteinrichtung(en) verwendet wird; es können aber auch separate Steuervorrichtungen vorgesehen sein. Die temperaturabhängige Steuerung der Schalteinrichtung ist der bedienungsabhängigen Steuerung der Schalteinrichtung vorzugsweise übergeordnet, sodass die Überhitzungsschutzfunktion der schaltbaren Steckdose durch den Benutzer nicht übergangen werden kann.This at least one temperature detection device is connected to a control device, which controls the at least one switching device as a function of the detected temperature value. This control device is preferably the same control device used for operation-dependent control of the switching device (s); but it can also be provided separate control devices. The temperature-dependent control of the switching device is preferably superior to the operation-dependent control of the switching device, so that the overheating protection function of the switchable socket can not be ignored by the user.

Die Temperaturerfassungseinrichtung ist mit der Steuervorrichtung vorzugsweise über eine Signalleitung verbunden oder in diese integriert. Die Steuervorrichtung wiederum ist mit der Schalteinrichtung vorzugsweise über eine Steuerleitung verbunden.The temperature detection device is preferably connected to the control device via a signal line or integrated in this. The control device in turn is connected to the switching device preferably via a control line.

Der Energieversorgung der Temperaturerfassungseinrichtung(en), der Steuervorrichtung und der Schalteinrichtung(en) erfolgt vorzugsweise über die versorgungsseitige Anschlusseinrichtung, wenn die schaltbare Steckdose über diese an eine Energieversorgung, zum Beispiel ein Stromnetz, angeschlossen ist.The power supply of the temperature detection device (s), the control device and the switching device (s) is preferably via the supply-side connection device when the switchable socket is connected via this to a power supply, for example a power grid.

Die schaltbare Steckdose der Erfindung kann in eine herkömmliche Steckdose intergiert sein oder als Adapter ausgebildet sein, der in eine herkömmliche Steckdose einsteckbar ist.The switchable socket of the invention can be integrated in a conventional socket or be designed as an adapter which can be inserted into a conventional socket.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der wenigstens eine Temperatursensor angeordnet, um eine Temperatur im Bereich einer verbraucherseitigen Anschlusseinrichtung und/oder der versorgungsseitigen Anschlusseinrichtung zu erfassen. Besonders bevorzugt ist der wenigstens eine Temperatursensor im Bereich eines zweiten Anschlusselements oder in thermisch leitendem Kontakt zu diesem und/oder im Bereich eines ersten Anschlusselements oder in thermisch leitendem Kontakt zu diesem angeordnet. Die ersten und zweiten Anschlusselemente der Anschlusseinrichtungen der schaltbaren Steckdose sind am schwierigsten zu schützen bzw. zu beeinflussen, sodass eine durch die dort auftretenden Übergangswiderstände verursachte Temperaturerhöhung herstellerseitig kaum vorhersagbar oder zu berücksichtigen ist. Eine Temperaturüberwachung an dieser Stelle der schaltbaren Steckdose ist deshalb für den Überhitzungsschutz besonders vorteilhaft. Selbstverständlich können zusätzlich oder alternativ auch Temperaturerfassungseinrichtungen an anderen Stellen der schaltbaren Steckdose vorgesehen sein.In a preferred embodiment of the invention, the at least one temperature sensor is arranged to detect a temperature in the region of a consumer-side connection device and / or the supply-side connection device. Particularly preferably, the at least one temperature sensor is arranged in the region of a second connection element or in thermally conductive contact with it and / or in the region of a first connection element or in thermally conductive contact therewith. The first and second connection elements of the connection devices of the switchable socket are the hardest to protect or influence, so that a temperature increase caused by the contact resistances occurring there is hardly predictable or to be considered by the manufacturer. Temperature monitoring at this point of the switchable socket is therefore particularly advantageous for overheating protection. Of course, additionally or alternatively, temperature detection means may be provided at other locations of the switchable socket.

Vorzugsweise steuert die Steuervorrichtung die Schalteinrichtung zum Trennen der elektrischen Verbindung zwischen einem ersten Anschlusselement und einem zweiten Anschlusselement an, wenn der von der Temperaturerfassungseinrichtung erfasste Temperaturwert oberhalb eines ersten Schwellenwertes liegt.Preferably, the control device activates the switching device for disconnecting the electrical connection between a first connection element and a second connection element when the temperature value detected by the temperature detection device is above a first threshold value.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung steuert die Steuervorrichtung die Schalteinrichtung nur dann zum (Wieder)Herstellen der elektrischen Verbindung zwischen einem ersten Anschlusselement und einem zweiten Anschlusselement an, wenn der von der Temperaturerfassungseinrichtung erfasste Temperaturwert unterhalb eines zweiten Schwellenwertes liegt. Dieser zweite Schwellenwert ist vorzugsweise niedriger gewählt als der oben genannte erste Schwellenwert.In a preferred embodiment of the invention, the control device controls the switching device only for (re) establishing the electrical connection between a first connection element and a second connection element when the temperature value detected by the temperature detection device is below a second threshold value. This second threshold is preferably chosen to be lower than the first threshold mentioned above.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung steuert die Steuervorrichtung die Schalteinrichtung nach einem temperaturgesteuerten Trennen der elektrischen Verbindung zwischen einem ersten Anschlusselement und einem zweiten Anschlusselement nur dann zum (Wieder)Herstellen dieser elektrischen Verbindung an, wenn die schaltbare Steckdose mindestens eine vorbestimmte Zeitdauer vom Netz getrennt gewesen ist. Diese vorbestimme Zeitdauer ist vorzugsweise so gewählt, dass sie zu einem ausreichenden Abkühlen der schaltbaren Steckdose nach der festgestellten Überhitzung ausreicht.In a further preferred embodiment of the invention, the control device controls the switching device after a temperature-controlled disconnection of the electrical connection between a first connection element and a second connection element only for (re) establishing this electrical connection, if the switchable socket separated from the network at least a predetermined period of time has been. This predetermined period of time is preferably chosen so that it is sufficient for a sufficient cooling of the switchable socket after the detected overheating.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung steuert die Steuervorrichtung die Schalteinrichtung nach einem temperaturgesteuerten Trennen der elektrischen Verbindung zwischen einem ersten Anschlusselement und einem zweiten Anschlusselement nur dann zum (Wieder)Herstellen dieser elektrischen Verbindung an, wenn die Steuervorrichtung einen erneuten Einschaltbefehl erhalten hat.In a further preferred embodiment of the invention, the control device controls the switching device after a temperature-controlled disconnection of the electrical connection between a first connection element and a second connection element only for (re) establishing this electrical connection when the control device has received a renewed switch-on command.

In einer noch weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind wenigstens zwei verbraucherseitige Anschlusseinrichtungen mit jeweils wenigstens einem zweiten Anschlusselement vorgesehen. Die schaltbare Steckdose kann dann auch als „Steckdosenleiste” bezeichnet werden, auch wenn die Anordnung der verbraucherseitigen Anschlusseinrichtungen grundsätzlich beliebig ist, d. h. sie nicht notwendigerweise in einer Reihe angeordnet sein müssen. Die verbraucherseitigen Anschlusseinrichtungen sind – unabhängig von ihrer räumlichen Anordnung – vorzugsweise parallel geschaltet.In yet another preferred embodiment of the invention, at least two consumer-side connection devices are provided, each with at least one second connection element. The switchable socket can then also be referred to as a "power strip", even if the arrangement of the consumer-side connection devices is basically arbitrary, d. H. they do not necessarily have to be arranged in a row. The consumer-side connection devices are - regardless of their spatial arrangement - preferably connected in parallel.

Bei dieser Ausgestaltung der Erfindung ist vorzugsweise entweder für jede der verbraucherseitigen Anschlusseinrichtungen eine Schalteinrichtung vorgesehen oder ist für alle verbraucherseitigen Anschlusseinrichtungen eine gemeinsame Schalteinrichtung vorgesehen. In this embodiment of the invention, a switching device is preferably provided either for each of the consumer-side connection devices or a common switching device is provided for all consumer-side connection devices.

Ferner ist bei dieser Ausgestaltung der Erfindung vorzugsweise jeder der verbraucherseitigen Anschlusseinrichtungen eine Temperaturerfassungseinrichtung zugeordnet. Es können dann vorzugsweise alle elektrischen Verbindungen der verbraucherseitigen Anschlusseinrichtungen getrennt werden, wenn eine der Temperaturerfassungseinrichtungen einen zu hohen Temperaturwert erfasst. Alternativ kann auch nur die verbraucherseitige Anschlusseinrichtung von der versorgungsseitigen Anschlusseinrichtung durch die entsprechende Schalteinrichtung getrennt werden, deren Temperaturerfassungseinrichtung einen zu hohen Temperaturwert erfasst.Furthermore, in this embodiment of the invention, preferably each of the consumer-side connection devices is assigned a temperature detection device. It is then possible to separate all electrical connections of the consumer-side connection devices, if one of the temperature detection devices detects an excessively high temperature value. Alternatively, only the consumer-side connection device can be separated from the supply-side connection device by the corresponding switching device whose temperature detection device detects an excessively high temperature value.

Obige sowie weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter, nicht-einschränkender Ausführungsbeispiele unter Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen besser verständlich. Darin zeigen:The above and other features and advantages of the invention will become more apparent from the following description of preferred, non-limiting embodiments thereof with reference to the accompanying drawings. Show:

1 eine schematische Darstellung einer schaltbaren Steckdose gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel in Verbindung mit einer Netzsteckdose und einem Laststecker; 1 a schematic representation of a switchable socket according to a preferred embodiment in conjunction with a power outlet and a load connector;

2 eine schematische Darstellung einer schaltbaren Steckdosenleiste gemäß einer bevorzugten Ausführungsform; und 2 a schematic representation of a switchable power strip according to a preferred embodiment; and

3 eine schematische Darstellung einer schaltbaren Steckdosenleiste gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform. 3 a schematic representation of a switchable power strip according to another preferred embodiment.

1 zeigt schematisch Aufbau und Wirkungsweise einer schaltbaren Steckdose gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung. 1 schematically shows the structure and operation of a switchable socket according to a preferred embodiment of the invention.

Ein elektrischer Verbraucher 1 ist durch ein Gerätekabel (Netzzuleitung) 2 und den am Ende dieses Kabels 2 angebrachten Gerätestecker 3 über die schaltbare Steckdose (auch als „Funktionsstecker” bezeichnet) 4 und eine „normale” Steckdose 5 mit dem Stromnetz 6 verbunden.An electrical consumer 1 is through a device cable (power supply line) 2 and the one at the end of this cable 2 attached device plug 3 via the switchable socket (also called "function plug") 4 and a "normal" outlet 5 with the power grid 6 connected.

Innerhalb des Funktionssteckers 4 fließt der Strom dabei von einem ersten Steckerstift 7 des Gerätesteckers 3 und einen Buchsenkontakt (zweites Anschlusselement) 8 einer verbraucherseitigen Anschlusseinrichtung des Funktionssteckers 4 über eine metallische Zuleitung (elektrische Leitung) 9 zu einem Relaisanschluss 10. Der Funktionsstecker 4 enthält mindestens einen schaltbaren Kontakt (Schalteinrichtung) 11, der es erlaubt, den Verbraucher 1 EIN oder AUS zu schalten.Inside the function plug 4 The current flows from a first pin 7 of the device plug 3 and a socket contact (second connection element) 8th a consumer-side connection device of the function plug 4 via a metallic supply line (electrical line) 9 to a relay connection 10 , The functional plug 4 contains at least one switchable contact (switching device) 11 that allows the consumer 1 To turn ON or OFF.

Von dem eingeschalteten Kontakt 11 fließt der Strom weiter über einen zweiten Relaisanschluss 12 über eine metallische Leitung oder Leiterbahn (elektrische Leitung) 13 einer Leiterplatte 23 zu einem Kontaktstift (erstes Anschlusselement) 14 einer versorgungsseitigen Anschlusseinrichtung des Funktionssteckers 4 zum Buchsenkontakt 15 der Steckdose 5. Dieser Buchsenkontakt 15 ist über einen Leiter 16 mit dem elektrischen Versorgungsnetz 6 verbunden.From the turned on contact 11 the current continues to flow through a second relay connection 12 via a metallic cable or conductor track (electrical line) 13 a circuit board 23 to a contact pin (first connection element) 14 a supply-side connection device of the function plug 4 to the socket contact 15 the socket 5 , This socket contact 15 is about a leader 16 with the electrical supply network 6 connected.

Der Rückweg des Stromkreislaufes führt in Analogie hierzu über die Zuleitung 17, den Buchsenkontakt 18 und den Kontaktstift (erstes Anschlusselement) 19 vom Versorgungsnetz zu einem elektrischen Leiter 20 des Funktionssteckers 4. Dieser elektrische Leiter 20 ist entweder direkt durchgeschleift zum Buchsenkontakt (zweites Anschlusselement) 21 der verbraucherseitigen Anschlusseinrichtung des Funktionssteckers 4 oder über die Leiterplatte 23 oder eine andere Zuleitung über weitere elektrische Bauteile, wie z. B. eine Sicherung oder einen Messwiderstand, zum Buchsenkontakt 21 geführt. Von dort fließt der Strom weiter über einen Kontaktstift 22 des Gerätesteckers 3 und das Gerätekabel 2 zum Verbraucher 1.The return path of the electric circuit leads analogously to this via the supply line 17 , the socket contact 18 and the contact pin (first connection element) 19 from the supply network to an electrical conductor 20 of the function plug 4 , This electrical conductor 20 is either directly looped through to the socket contact (second connection element) 21 the consumer-side connection device of the function plug 4 or over the circuit board 23 or another supply via other electrical components, such. As a fuse or a measuring resistor, the socket contact 21 guided. From there, the current continues to flow through a contact pin 22 of the device plug 3 and the device cable 2 to the consumer 1 ,

Durch den Laststrom wird in nicht vernachlässigbarer Menge Wärme erzeugt. Hierfür sind einerseits die Leiterwiderstände, andererseits die Kontakt-Übergangswiderstände verantwortlich. Die Widerstandswerte, die die elektrischen Leiter 9, 10, 12, 13 und 20 sowie die metallischen Leiter der Anschlusselemente (Kontaktstifte, Buchsenkontakte) 7, 8, 11, 14, 15, 18, 19, 21 und 22 besitzen, sind bis auf den geringen Faktor der Temperaturabhängigkeit des elektrischen Leitwertes konstant. Daher ist ihr Wärmeeintrag bei einer gegebenen Maximalstrombelastung leicht und reproduzierbar berechenbar.The load current generates heat in a negligible amount. For this purpose, on the one hand, the conductor resistance, on the other hand, the contact contact resistance responsible. The resistance values of the electrical conductors 9 . 10 . 12 . 13 and 20 as well as the metallic conductors of the connection elements (contact pins, socket contacts) 7 . 8th . 11 . 14 . 15 . 18 . 19 . 21 and 22 are constant except for the small factor of the temperature dependence of the electrical conductance. Therefore, their heat input at a given maximum current load is easily and reproducibly calculable.

Der Widerstandswert der Übergangsfläche zwischen dem Schaltkontakt 11 und seinem Kontaktpartner 10 ist im Lieferzustand bekannt, kann sich jedoch durch Erosion des Schaltkontaktes 11 durch den Laststrom erheblich verändern. Er liefert daher einen variablen Wärmeeintrag, dessen Grenzwerte jedoch weitestgehend bekannt und daher auch abschätzbar sind.The resistance of the interface between the switch contact 11 and his contact partner 10 is known as delivered, but can erosion of the switching contact 11 significantly change by the load current. He therefore provides a variable heat input, the limits of which, however, are largely known and therefore can be estimated.

Hingegen sind die Übergangswiderstände zwischen den gefederten Berührungsflächen zwischen den Kontaktstiften und Buchsenleisten der Paarungen 7/8, 14/15, 18/19 und 21/22 einerseits abhängig vom Oberflächenmaterial und andererseits von der Oberflächenbeschaffenheit der Übergangsflächen. Dabei kann vor allem die Oberflächenbeschaffenheit durch Umwelteinflüsse wie Oxidation und Verschmutzung sehr stark schwanken. Zudem beeinflusst die Federkraft der Buchsenkontakte sowie die absolute Berührungsfläche den Übergangswiderstand. Insgesamt leisten die vier Kontaktflächen den größten variablen Beitrag zum Übergangswiderstand und der dadurch bewirkten Systemerwärmung.By contrast, the contact resistances between the spring-loaded contact surfaces between the contact pins and female connectors of the pairings 7 / 8th . 14 / 15 . 18 / 19 and 21 / 22 on the one hand depends on the surface material and on the other hand on the surface texture of the transition surfaces. In particular, the surface texture can be affected by environmental influences such as oxidation and pollution vary greatly. In addition, the spring force of the socket contacts and the absolute contact surface affects the contact resistance. Overall, the four contact surfaces make the greatest variable contribution to the contact resistance and the resulting system heating.

In der Nähe bzw. in thermischer Kopplung zu besagten Kontaktstellen befindet sich daher ein Temperatursensor 24. Dieser ist durch eine Signalleitung 25 mit einer Steuervorrichtung (Auswerteschaltung) 26, vorzugsweise einem Mikroprozessor, verbunden. Wenn die Auswerteschaltung nun erkennt, dass der Temperatursensor eine Grenztemperatur (erster Schwellenwert) S1 überschreitet, schaltet er mittels einer Steuerleitung 27 den Schaltkontakt 11 in die AUS-Position und unterbricht hierdurch den elektrischen Strom. Dadurch kommt es zur Abkühlung des Systems.In the vicinity or in thermal coupling to said contact points is therefore a temperature sensor 24 , This is through a signal line 25 with a control device (evaluation circuit) 26 , preferably a microprocessor connected. If the evaluation circuit now recognizes that the temperature sensor exceeds a limit temperature (first threshold value) S1, it switches by means of a control line 27 the switching contact 11 in the OFF position and thereby interrupts the electric current. This causes the system to cool down.

Die weitere Reaktionsweise der Sicherheitsschaltung kann durch die Steuervorrichtung 26 frei bestimmt werden. Vorzugsweise kommen zwei Reaktionsweisen in Betracht, andere sind aber ebenso denkbar:

a) Die Steuervorrichtung 26 schaltet den Schaltkontakt 11 und damit die Steckdose 4 und den Verbraucher 1 wieder ein, wenn der Temperatursensor 24 einen Abfall der Temperatur um einen vorbestimmten Wert erfasst hat.
b) Die Steuervorrichtung 26 schaltet die Steckdose 4 und den Verbraucher 1 erst wieder ein, wenn der Benutzer in irgendeiner Art und Weise reagiert hat. Zum Beispiel kann es erforderlich sein, dass erneut ein Einschaltsignal gesendet wird oder der Funktionsstecker 4 kurzzeitig vom Stromnetz 6 entfernt und dann erneut eingeschaltet wird.

The further reaction mode of the safety circuit can by the control device 26 be determined freely. Preferably, two reaction modes are possible, but others are also conceivable:

a) The control device 26 switches the switching contact 11 and with it the socket 4 and the consumer 1 again when the temperature sensor 24 has detected a drop in temperature by a predetermined value.
b) The control device 26 turns off the power outlet 4 and the consumer 1 not until the user reacts in any way. For example, it may be necessary to re-send a power up signal or the functional plug 4 briefly from the mains 6 is removed and then turned on again.

Auf diese Art und Weise wird auch bei wiederholter Überlastung eine gefährdende oder gar unzulässig starke Überhitzung der schaltbaren Steckdose 4 zuverlässig vermieden. Je enger der thermische Kontakt zu den besagten Wärmequellen, umso genauer funktioniert die Schaltung. Die Praxis zeigt jedoch, dass hier große Toleranzen zulässig sind, solange eine Korrelation zwischen der Temperatur der Anschlusselemente und dem Messwert des Temperatursensors 24 besteht, die ein Mikroprozessor intelligent auswerten kann.In this way, even with repeated overloading a dangerous or even excessive excessive overheating of the switchable socket 4 reliably avoided. The closer the thermal contact to said heat sources, the more accurate the circuit will work. Practice shows, however, that here large tolerances are allowed, as long as a correlation between the temperature of the connection elements and the measured value of the temperature sensor 24 a microprocessor can intelligently evaluate.

Die besagte Schaltung selbst kann idealerweise ohne zusätzliche Bauteile aufgebaut werden. Dies ist dann der Fall, wenn die Ansteuerung der Schalteinrichtung 11 ohnehin durch einen Mikrocontroller geschieht, der die Funktion der Auswerteschaltung 26 übernimmt, und wenn der Temperatursensor 24 als Bauteil in den Mikrocontroller integriert ist, oder wenn der Temperatursensor in eine andere ohnehin vorhandene Schaltung, beispielsweise einen Leistungsmessbaustein, integriert ist, welcher mit dem Mikrocontroller über eine Signalleitung verbunden ist. Dann steht die Schutzfunktion ohne zusätzliche Kosten zur Verfügung.The said circuit itself can ideally be constructed without additional components. This is the case when the control of the switching device 11 anyway happens by a microcontroller, the function of the evaluation circuit 26 takes over, and if the temperature sensor 24 is integrated as a component in the microcontroller, or when the temperature sensor is integrated into another already existing circuit, such as a power measuring module, which is connected to the microcontroller via a signal line. Then the protection function is available at no extra cost.

Die 2 und 3 zeigen zwei weitere Ausführungsbeispiele einer schaltbaren Steckdose für den Fall, dass mehrere verbraucherseitige Anschlusseinrichtungen vorhanden sind. Die schaltbaren Steckdosen können in diesem Fall auch als „Steckdosenleisten” bezeichnet werden.The 2 and 3 show two further embodiments of a switchable socket in the event that multiple consumer-side connection devices are present. The switchable sockets can be referred to in this case as "power strips".

Die schaltbare Steckdosenleiste 4 weist jeweils eine versorgungsseitige Anschlusseinrichtung mit zwei Kontaktstiften (erste Anschlusselemente) 14, 19 und vier verbraucherseitige Anschlusseinrichtungen mit jeweils zwei Buchsenkontakten (zweiten Anschlusselementen) 8a..d, 21a..d auf. Anzahl und räumliche Anordnung dieser verbraucherseitigen Anschlusseinrichtungen sind grundsätzlich beliebig wählbar.The switchable power strip 4 each has a supply-side connection device with two contact pins (first connection elements) 14 . 19 and four consumer-side connection devices each with two socket contacts (second connection elements) 8a ..d, 21a ..d on. Number and spatial arrangement of these consumer-side connection devices are basically arbitrary.

Die verbraucherseitigen Anschlusseinrichtungen sind parallel zueinander geschaltet, sodass gleichzeitig mehrere Verbraucher an die Steckdosenleiste 4 angeschlossen und mit Strom versorgt werden können.The consumer-side connection devices are connected in parallel to each other, so that at the same time several consumers to the power strip 4 can be connected and powered.

In den Ausführungsbeispielen der 2 und 3 ist jeder verbraucherseitigen Anschlusseinrichtung ein Temperatursensor 24a..d zugeordnet, d. h. im Bereich dieser Anschlusseinrichtungen angeordnet. Die Temperatursensoren 24a..d sind mit einer gemeinsamen Steuervorrichtung 26 gekoppelt.In the embodiments of the 2 and 3 Each consumer-side connection device is a temperature sensor 24a ..d assigned, ie arranged in the region of these connection devices. The temperature sensors 24a ..d are with a common control device 26 coupled.

Im Ausführungsbeispiel der 2 ist nur eine Schalteinrichtung 11 vorgesehen, welche in der gemeinsamen elektrischen Zuleitung 13 des einen Kontaktstiftes 14 der versorgungsseitigen Anschlusseinrichtung zu den Buchsenkontakten 8a..d der verbraucherseitigen Anschlusseinrichtungen angeordnet ist. Mit dieser einen Schalteinrichtung 11 können so alle verbraucherseitigen Anschlusseinrichtungen gleichzeitig mit der versorgungsseitigen Anschlusseinrichtung und damit dem Versorgungsnetz verbunden oder bei Bedarf von diesem getrennt werden.In the embodiment of 2 is just a switching device 11 provided, which in the common electrical supply line 13 of a contact pin 14 the supply-side connection device to the socket contacts 8a ..d the consumer-side connection devices is arranged. With this one switching device 11 Thus, all consumer-side connection devices can be connected to the supply-side connection device and thus to the supply network at the same time or be disconnected from it as required.

Die Steuervorrichtung 26 steuert die eine Schalteinrichtung 11 vorzugsweise so an, dass sie die Schalteinrichtung 11 öffnet und damit die elektrische Verbindung trennt, wenn der Temperaturwert eines der Temperatursensoren 24a..d einen vorgegebenen Schwellenwert S1 übersteigt.The control device 26 controls the one switching device 11 preferably so that they the switching device 11 opens and thus disconnects the electrical connection when the temperature value of one of the temperature sensors 24a ..d exceeds a predetermined threshold S1.

Im Ausführungsbeispiel der 3 ist hingegen für jede verbraucherseitige Anschlusseinrichtung eine eigene Schalteinrichtung 11a..d vorgesehen, welche in der elektrischen Zuleitungszweigen von der gemeinsamen Zuleitung 13 des einen Kontaktstiftes 14 der versorgungsseitigen Anschlusseinrichtung zu den Buchsenkontakten 8a..d der verbraucherseitigen Anschlusseinrichtungen angeordnet sind. Mit diesen Schalteinrichtungen 11 können die verbraucherseitigen Anschlusseinrichtungen unabhängig voneinander mit der versorgungsseitigen Anschlusseinrichtung und damit dem Versorgungsnetz verbunden oder bei Bedarf von diesem getrennt werden.In the embodiment of 3 on the other hand, is a separate switching device for each consumer-side connection device 11a ..d provided, which in the electrical supply branches of the common supply line 13 of a contact pin 14 the supply-side connection device to the socket contacts 8a ..d the consumer-side connection devices are arranged. With these switching devices 11 the consumer-side connection devices can be connected independently of one another to the supply-side connection device and thus to the supply network or can be disconnected from it as required.

Die Steuervorrichtung 26 steuert die Schalteinrichtungen 11a..d vorzugsweise so an, dass sie nur die jeweilige Schalteinrichtung 11a..d öffnet und damit die elektrische Verbindung trennt, wenn der Temperaturwert des zugehörigen Temperatursensors 24a..d einen vorgegebenen Schwellenwert S1 übersteigt. Die übrigen Schalteinrichtungen 11a..d können geschlossen bleiben.The control device 26 controls the switching devices 11a ..d preferably so that they only the respective switching device 11a ..d opens and thus disconnects the electrical connection when the temperature value of the associated temperature sensor 24a ..d exceeds a predetermined threshold S1. The other switching devices 11a ..d can stay closed.

Die übrigen Merkmale und Funktionsweisen der schaltbaren Steckdosenleisten 4 der 2 und 3 entsprechen jenen des Ausführungsbeispiels von 1.The remaining features and functions of the switchable socket strips 4 of the 2 and 3 correspond to those of the embodiment of 1 ,

Claims

Switchable socket ( 4 ), with a supply-side connection device having at least one first connection element ( 14 . 19 ); at least one consumer-side connection device with at least one second connection element ( 8th . 21 ); at least one electrical line ( 9 . 13 . 20 ), which a first connection element ( 14 . 19 ) and a second connecting element ( 8th . 21 ) connects together; and at least one switching device ( 11 ) for selectively disconnecting or establishing the electrically conductive connection between a first connection element ( 14 . 19 ) and a second connection element ( 8th . 21 ), characterized by at least one temperature detection device ( 24 ) for detecting a temperature of the socket ( 4 ); and a control device ( 26 ), which with the at least one temperature detection device ( 24 ) and is adapted to the at least one switching device ( 11 ) depending on the detected temperature value.

Switchable socket according to claim 1, characterized in that the at least one temperature detection device ( 24 ) is arranged to detect a temperature in the region of a consumer-side connection device and / or the supply-side connection device.

Switchable socket according to claim 2, characterized in that the at least one temperature detection device ( 24 ) in the region of a second connection element ( 8th . 21 ) or in thermally conductive contact therewith and / or in the region of a first connection element ( 14 . 18 ) or in thermally conductive contact therewith.

Switchable socket according to one of the preceding claims, characterized in that the control device ( 26 ) the switching device ( 11 ) for separating the electrical connection between a first connection element ( 14 . 19 ) and a second connection element ( 8th . 21 ) when the temperature detected by the temperature sensing device ( 24 ) is above a first threshold value (S1).

Switchable socket according to one of the preceding claims, characterized in that the control device ( 26 ) the switching device ( 11 ) only for establishing the electrical connection between a first connection element ( 14 . 19 ) and a second connection element ( 8th . 21 ) when the temperature detected by the temperature sensing device ( 24 ) detected temperature value is below a second threshold value (S2).

Switchable socket according to one of the preceding claims, characterized in that the control device ( 26 ) the switching device ( 11 ) after a temperature-controlled disconnection of the electrical connection between a first connection element ( 14 . 19 ) and a second connection element ( 8th . 21 ) only for making this electrical connection controls when the switchable socket ( 4 ) has been disconnected from the network for at least a predetermined period of time.

Switchable socket according to one of the preceding claims, characterized in that the control device ( 26 ) the switching device ( 11 ) after a temperature-controlled disconnection of the electrical connection between a first connection element ( 14 . 19 ) and a second connection element ( 8th . 21 ) only for making this electrical connection when the control device ( 26 ) has received a renewed switch-on command.

Switchable socket according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one temperature detection device ( 24 ) in the control device ( 26 ) is integrated.

Switchable socket according to one of the preceding claims, characterized in that at least two consumer-side connection devices each having at least one second connection element ( 8th . 21 ) are provided; and either a switching device for each of the consumer-side connection devices ( 11 ) or for all consumers Connection devices a common switching device ( 11 ) is provided.

Switchable socket according to one of the preceding claims, characterized in that at least two consumer-side connection devices each having at least one second connection element ( 8th . 21 ) are provided; each of the consumer-side connection devices has a temperature detection device ( 24 ) assigned.