WO2013178421A1 - ELEKTRONISCHES GERÄT ZUM ANSCHLIEßEN AN EIN ETHERNET-NETZWERK - Google Patents

ELEKTRONISCHES GERÄT ZUM ANSCHLIEßEN AN EIN ETHERNET-NETZWERK Download PDF

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WO2013178421A1
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Rudolf Häußermann
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Fujitsu Technology Solutions Intellectual Property GmbH
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    • Y02D—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
    • Y02D10/00—Energy efficient computing, e.g. low power processors, power management or thermal management

Definitions

  • An electronic device for connecting to an Ethernet network the invention relates to an electronic device for Connecting ⁇ SEN to an Ethernet network, wherein the electronic device comprises an Ethernet interface and a display.
  • a device may be, for example, a conventional PC or other computer having its own working and hard disk storage and drives for readable media (CDs, DVDs, optical drives, etc.).
  • each In such designated as "fat client" computers each Radiosys ⁇ tem as well as the required software is ⁇ stores even ge on the computer.
  • the computer can be a laptop, a desktop computer or other design.
  • the computer may further include keyboard or mouse or have appropriate ports for it.
  • the electronic device may be a thin client or zero client, that do not require their own Festplattenspei ⁇ cher or other drives, and instead rely on external long-term and working memory that can be accessed over a network such as Ethernet.
  • the operating system and the software for operating the Thin Client or Zero Client are also available.
  • the electronic device has at least one interface for connection to an Ethernet network; this is in particular designed so that the electronic device also receives its power supply via the Ethernet network. It is thus a suitable for "Power over Ethernet" elekt ⁇ ronic device that except the Ethernet port no sepa ⁇ rate power source (such as a power plug or Power supply).
  • the electronic device is playing, at ⁇ for data exchange and power supply via Power-over-Ethernet standard IEEE 802.3 af ( "PoE") or IEEE 802.3 set at ( “PoE +").
  • PoE Power-over-Ethernet standard IEEE 802.3 af
  • IEEE 802.3 set at ( “PoE +”
  • the respective standards limit the maximum (net of losses remaining line) power output of the electronic device, for example, about 13 W (PoE), or approximately 25.5 W (PoE +) and ⁇ divorced further with respect to the bit transmission rates.
  • the upper limits of the permitted net power are prescribed by the specification or protocol of Ethernet or Power over Ethernet. If an terminal device exceeds the power ⁇ limit, it is switched off by the network, such as the next switch or midspan. Therefore, a terminal that is compatible with Power over Ethernet (end user or power consumer) must ensure that it never exceeds the permitted power consumption.
  • a problem is operating via Power over Ethernet in such electronic devices that contain a display and have to provide sufficient power, because depending on the display brightness, a high power consumption or power consumption may arise, the only so far with a power over Power over Ethernet is compatible.
  • Such restrictions see, for example, provide that during operation of the display no more or only a few know ⁇ tere interfaces (eg USB ports) may be with electricity ver ⁇ ensures that the operation of drives or other storage devices (such as HDD) temporarily or permanently must be omitted or that in other ways only a throttled operation of the electronic device is possible.
  • electronic devices are also operated with a proprietary mode of operation which does not comply with the PoE standards and which is higher than actually permitted.
  • the power requirements of an electronic device that includes a display have traditionally been difficult to reconcile with Power over Ethernet.
  • the power supply via Power over Ethernet is further complicated by the fact that the other units present or connected to the electronic terminal have a time-dependent and often unpredictable, sometimes greatly fluctuating power consumption.
  • Hard disk drives experience high starting currents, albeit only for a short time.
  • the variable number of units that can be connected to other interfaces (such as USB ports) of the electronic device, as well as their power consumption the total power consumption is difficult to predict.
  • the invention provides for this purpose an electronic device according to claim 1 ready.
  • the instrument measures its own energy consumption ⁇ or power requirement continuously and prevents potential overshoot of the Power over Ethernet fixed upper limit of power consumption by the DA that the device limits the display brightness.
  • Limiting takes place via a control signal which sets an upper limit value for the permissible maximum display brightness determined ⁇ .
  • the display brightness does not need to be noticeably impaired , since power consumption peaks (for example with hard disk start-up currents) only rarely or only briefly occur.
  • FIG. 1 shows a schematic embodiment of an electronic device for connection to an Ethernet
  • Figure 2 is a development of Figure 1 and
  • Figure 3 Raets two exemplary time profiles of Leis ⁇ con- sumption of the display of the electronic overall.
  • FIG. 1 shows a schematic embodiment of a elekt ⁇ tronic device 10, by means of its both for data exchange as well as the power supply suitable interface 1 to an Ethernet network 20 (for example, to a switch, hub or midspan of the network 20) subsequent ⁇ bar is.
  • the device 10 is compatible with Power over Ethernet, for example with one of the two standards PoE or PoE +.
  • the interface 1 enables a LAN connection to a network such as Ethernet. From the interface 1 (for example, an RJ45 plug) starting ⁇ runs within the electronic device 10, a line 2, which is formed for example of eight Einzelleitun ⁇ gene or four pairs of lines and is used for data or signal transmission as well as the DC power supply.
  • the electronic device 10 may, for example, a thin
  • the electrostatic ⁇ African device 10 includes a display 50 (or a monitor), the brightness (or its backlight) controllable as a function of a control signal S, in particular when is always necessary to be limited.
  • the control signal S is transmitted through a control line 16 to the display 50.
  • the actual image data and / or the power supply for the display 50 are for example supply line 13 provided; this can be diverted from the Lei ⁇ route 2.
  • other power consumers 31 may be included; Additional power consumers 32, 33 (such as a mouse or a keyboard) can be connected to the outside of the electronic device 10.
  • a measuring unit 3 In the immediate vicinity of the interface 1, a measuring unit 3 is arranged and / or connected, which measures the power flowing over the line 2, continuously, ie continuously or periodically at short intervals one after the other. Instead of the power P, the current intensity I (which is likewise significant at approximately constant voltage) can also be measured, for example with the aid of one or more resistors 6.
  • the electronic device 10 furthermore has a computing unit 5 which is composed of the measured power consumption P and an upper power limit value G of the just permissible maximum power consumption Pmax (or corresponding from these values of the power consumption currents), the control signal S is calculated, which defines the maximum allowable display brightness H (S) and thus limits the Hellig ⁇ ness of the display.
  • the time-dependent control signal S takes into account the instantaneous, simultaneous power consumption of the display 50 and all other cultivverbrau ⁇ cher 31, 32, 33 and limits the image brightness of the display 50 at least as far as that defined by the network specification upper limit for the maximum allowable Lei ⁇ tion consumption the interface 1 is not exceeded.
  • the display 50 can be operated durably and reliably in accordance with the specifications of the network (for example, PoE, PoE +) without additional tensioning ⁇ voltage sources would be required.
  • the danger is averted that the permissible total power consumption suddenly is exceeded and the network then causes a shutdown of the electronic device 10.
  • the arithmetic unit 5 is connected, for example, by a first line branch 11 to the line section 2. Along the line 2, the first line branch 11 (as well as all other branching of the line section 2 Lei ⁇ lines) preferably downstream of the measuring unit 3.
  • the calculation of the control signal S in the arithmetic unit 5 can take place with the aid of a difference signal D transmitted by a comparator 4 or comparator.
  • the Differenzsig ⁇ nal D is, for example, the difference between an upper limit value G, for example, the maximum value Pmax of the just permissible power consumption, and a signal outputted by the measurement unit 3 Measured value M.
  • the upper limit value G may be either stored in the electronic device 10, or by this can be determined by polling from the network 20.
  • the display 50 is connected, for example by supply ⁇ lines 13 with the conduit section 2 and is so supplied with current and / or with image signals or image data. Between the display 50 and the arithmetic unit 5, a (unidirectional or bidirectional) control line 14 can run, which enables monitoring of the actual display brightness H by the arithmetic unit 5.
  • Other (second) line branches 12 are used in FIG. 1 for operating additional, internal or external power consumers 31, 32, 33.
  • FIG. 2 shows (also purely schematically) a further embodiment in which the electronic device 10 additionally comprises a specially designed control unit 7 for the display 50, by means of which the display brightness can be influenced.
  • the construction according to Figure 2 largely corresponds to that of Fi gur ⁇ 1; to which reference is made.
  • the control unit 7 is shown as part of the display 50, but may also be an independent, separate circuit block or part of the arithmetic unit 5.
  • FIG. 2 also shows DC / DC voltage converters 15 (and a separate DC / DC voltage converter 15 'in the line section 2), which have been omitted in FIG. 1 for the sake of clarity.
  • the calculated control signal S is transmitted to the control unit 7 for the display 50 and specifies an upper limit for the maximum permissible display brightness H.
  • the Steuersig ⁇ signal S controls the brightness of the backlight and thus the display brightness (H).
  • the control unit 7 comprises a damping scarf ⁇ device 8, the rapid and / or strong fluctuations in the display brightness H attenuates, in particular delayed in time or be ⁇ reduces tragically.
  • the control unit 7 may comprise a hysteresis circuit, the fluctuations of the control signal S only above a lower one
  • Threshold of such fluctuations in a changed display ⁇ brightness H implements. This is to avoid flickering the display (or a noticeable, rapid change in the brightness of the display), such as when starting currents from hard drives or connecting other high-performance components would lead to a sudden (temporary or permanent) blackout. Even if such brightness variations only occur when the actual brightness has already reached the position predetermined by the control signal S upper limit of the maximum Displayhellig ⁇ ness H, is the electronic device 10 (a ⁇ finally its displays 50) only by establishing and monitoring the maximum brightness H with Power-over-Ethernet compatible so far that the risk of disconnection in the event of an unexpected increase in power consumption no longer exists. A participation of software (BIOS, OS etc.) is not required by the way. Optionally, however, to generate a warning message to the user of the electronic device, a signal or other notification may be communicated to the software.
  • Figure 3 shows purely schematically two exemplary time curves of the power consumption of the display 50 of the electro ⁇ African apparatus 10 of Figure 1 or 2.
  • the upper limit value G or the just permissible maximum Leis ⁇ tung consumption Pmax (for example, 25 W) of the electronic device 10 (and the thus supplied bathverbrau- rather) specified which is fixed by the network and thus temporally constant.
  • the Swissnutz according PV of the remaining (internal and external) 32 power consumers 31, 33 together lies in the time interval tl in about Hälf ⁇ te the maximum permissible total power, but increases at the beginning of the time interval t2 suddenly to about 75% (based on G or Pmax) and drops only at the beginning of the time interval t3 to a non-critical value of about 20%.
  • the limit value of the maximum display power PDmax ie the maximum power that can be consumed by the display 50 at the respective time, develops so that the sum of the consumer utility power PV and the maximum display utility power PDmax never exceeds the maximum power consumption Pmax. Therefore, in FIG. 3, the profile of PDmax is mirrored to the profile of the consumer power PV (based on the value of 50% of the upper limit value G or Pmax).
  • first Verlaufskur- fe I starts the actual Displaynutz according PD (t) in Figure 3 with an initial value of about 40% (the limit value G) and is initially located below the first nor ⁇ laubten maximum display power output Pdmax of about 50%.
  • the control signal only allows an increase up to the current value of PDmax, which may not be exceeded. Only in the time interval t3, after the consumer power PV has fallen sharply and the maximum permissible display performance PDmax mirror image increases, the control signal S allows a further increase in the brightness and the actual power ⁇ PD (t) of the display.
  • this increase does not take place already at the beginning of the time interval t3, but somewhat time-delayed (for example as a result of the control unit 7 or damping circuit 8 explained with reference to FIG. 2). Further, the rise is not forced ⁇ provisionally to PDmax, since this value is only an upper limit.
  • the change in the power consumption of the display 50 which is shown in FIG. 3 on the basis of two exemplary time profiles, can be selected as a function of the display brightness H or the control signal S, for example.

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Description

Beschreibung
Elektronisches Gerät zum Anschließen an ein Ethernet-Netzwerk Die Erfindung betrifft ein elektronisches Gerät zum Anschlie¬ ßen an ein Ethernet-Netzwerk, wobei das elektronische Gerät eine Ethernet-Schnittstelle und ein Display aufweist. Ein solches Gerät kann beispielsweise ein herkömmlicher PC oder sonstiger Computer sein, der eigene Arbeits- und Festplatten- Speicher sowie Laufwerke für auslesbare Medien (CDs, DVDs, optische Laufwerke etc.) aufweist. Bei solchen auch als "Fat Client" bezeichneten Computern ist das jeweilige Betriebssys¬ tem sowie die benötigte Software auf dem Computer selbst ge¬ speichert. Der Computer kann ein Laptop, ein Tischcomputer oder eine sonstige Bauform sein. Der Computer kann weiterhin Tastatur und Maus umfassen oder geeignete Anschlüsse dafür aufweisen .
Alternativ kann das elektronische Gerät auch ein Thin Client oder ein Zero Client sein, d.h. ohne eigenen Festplattenspei¬ cher oder sonstige Laufwerke auskommen und stattdessen auf externe Langzeit- und Arbeitsspeicher zurückgreifen, die über ein Netzwerk wie Ethernet erreichbar sind. Dort sind auch das Betriebssystem und die Software zum Betreiben des Thin Client oder Zero Client abrufbar.
Das elektronische Gerät besitzt mindestens eine Schnittstelle zum Anschließen an ein Ethernet-Netzwerk; diese ist insbesondere so ausgebildet, dass das elektronische Gerät auch seine Stromversorgung über das Ethernet-Netzwerk erhält. Es handelt sich somit um ein für "Power over Ethernet" geeignetes elekt¬ ronisches Gerät, das außer dem Ethernet-Anschluss keine sepa¬ rate Stromquelle (etwa in Form eines Stromnetzsteckers oder Stromnetzteils) benötigt. Das elektronische Gerät ist bei¬ spielsweise zum Datenaustausch und zur Energieversorgung über die Power-over-Ethernet-Standards IEEE 802.3 af („PoE") oder IEEE 802.3 at („PoE+") eingerichtet. Die jeweiligen Standards begrenzen die (nach Abzug von Leitungsverlusten verbleibende) maximale Nutzleistung des elektronischen Geräts auf beispielsweise ca. 13 W (PoE) bzw. ca. 25,5 W (PoE+) und unter¬ scheiden sich ferner hinsichtlich der Bitübertragungsraten. Die Obergrenzen der erlaubten Nutzleistung sind durch die Spezifikation bzw. das Protokoll von Ethernet bzw. Power over Ethernet vorgeschrieben. Sofern ein Endgerät die Leistungs¬ grenze überschreitet, wird es durch das Netzwerk, etwa durch den nächsten Switch oder Midspan abgeschaltet. Ein mit Power over Ethernet kompatibles Endgerät (Endverbraucher bzw. Leis- tungsverbraucher) muss daher sicherstellen, dass es die erlaubte Leistungsaufnahme nie überschreitet.
Problematisch ist ein Betrieb über Power over Ethernet bei solchen elektronischen Geräten, die ein Display enthalten und mit ausreichend Strom zu versorgen haben, denn je nach Displayhelligkeit kann ein hoher Stromverbrauch bzw. Leistungsverbrauch entstehen, der bislang nur mit Einschränkungen mit einer Stromversorgung über Power over Ethernet vereinbar ist. Solche Einschränkungen sehen beispielsweise vor, dass während des Betriebs des Displays keine weiteren oder nur wenige wei¬ tere Schnittstellen (beispielsweise USB-Ports) mit Strom ver¬ sorgt werden dürfen, dass der Betrieb von Laufwerken oder sonstigen Speichereinheiten (etwa HDD) zeitweise oder dauerhaft unterbleiben muss oder dass in sonstiger Weise nur ein gedrosselter Betrieb des elektronischen Geräts möglich ist.
Teilweise werden elektronische Geräte auch mit einer den PoE- Standards nicht entsprechenden, proprietären Betriebsweise bei höherer Leistung als eigentlich zulässig betrieben. In jedem Fall ist der Leistungsbedarf eines elektronischen Geräts, das ein Displays aufweist, herkömmlich nur schwer mit Power over Ethernet vereinbar. Die Stromversorgung über Power over Ethernet wird dadurch weiter erschwert, dass die weiteren am elektronischen Endgerät vorhandenen oder angeschlossenen Einheiten einen zeitabhängigen und oft nicht vorhersehbaren, mitunter stark schwankenden Leistungsverbrauch haben. So treten bei Festplatten- laufwerken hohe Anlaufströme auf, wenngleich nur kurzzeitig. Auch durch die veränderbare Anzahl von Einheiten, die an weiteren Schnittstellen (etwa USB-Ports) des elektronischen Geräts anschließbar sind, sowie durch deren Leistungsverbrauch wird der Gesamtleistungsverbrauch schwer vorhersehbar.
Es ist daher wünschenswert, elektronische Geräte, die ein Display enthalten, trotz der genannten Schwierigkeiten künftig zuverlässig über Power over Ethernet betreiben zu können. Die Erfindung stellt hierzu ein elektronisches Gerät gemäß Anspruch 1 bereit. Das Gerät misst den eigenen Energie¬ verbrauch bzw. Leistungsbedarf kontinuierlich und verhindert ein potentielles Überschreiten des durch Power over Ethernet festgelegten oberen Grenzwerts des Leistungsverbrauchs da- durch, dass das Gerät die Displayhelligkeit begrenzt. Diese
Begrenzung geschieht durch ein Steuersignal, das einen oberen Grenzwert für die zulässige maximale Displayhelligkeit fest¬ legt. Das Steuersignal und die maximale Displayhelligkeit va¬ riieren zeitabhängig und in Abhängigkeit von dem restlichen Leistungsverbrauch des elektronischen Geräts und der an ihm angeschlossenen weiteren Geräte. So entsteht eine dynamische Regelung der Displayhelligkeit für nunmehr Power-over- Ethernet-fähige Endgeräte; die Leistungsgrenzen von Power over Ethernet können nun zuverlässig eingehalten werden und die Gefahr einer plötzlichen Abschaltung des Geräts durch einen Switch oder einen Midspan besteht nicht mehr. In der Praxis braucht die Displayhelligkeit nicht spürbar be¬ einträchtigt zu sein, da Leistungsverbrauchsspitzen (etwa bei Festplattenanlaufströmen) nur selten oder nur kurzzeitig auftreten. Außerdem genügt (je nach Umgebungshelligkeit) meist eine moderate Helligkeit der Hintergrundbeleuchtung des Dis- plays bzw. Monitors; d.h. die maximal zulässige Helligkeit wird nicht oder nur selten erreicht. Die fortwährende Bereit¬ stellung eines (zeitabhängigen) oberen Grenzwerts für die Displayhelligkeit und die Überwachung der tatsächlichen, momentanen Displayhelligkeit stellen aber auch dann eine dauer- hafte und zuverlässige Stromversorgung des elektronischen Geräts über Ethernet sicher, ohne dass Spezifikationen von Power over Ethernet verletzt würden.
Einige Ausführungsbeispiele werden nachstehend mit Bezug auf die Figuren exemplarisch beschrieben. Es zeigen:
Figur 1 eine schematische Ausführungsform eines elektronischen Gerätes zum Anschließen an ein Ethernet-
Netzwerk,
Figur 2 eine Weiterbildung zu Figur 1 und
Figur 3 zwei exemplarische zeitliche Verläufe der Leis¬ tungsaufnahme des Displays des elektronischen Ge- räts .
Figur 1 zeigt eine schematische Ausführungsform eines elekt¬ ronischen Geräts 10, das mit Hilfe seiner sowohl zum Daten- austausch als auch zur Stromversorgung geeigneten Schnittstelle 1 an ein Ethernet-Netzwerk 20 (beispielsweise an einen Switch, Hub oder einen Midspan des Netzwerkes 20) anschlie߬ bar ist. Das Gerät 10 ist mit Power-over-Ethernet kompatibel, beispielsweise mit einem der beiden Standards PoE oder PoE+. In jedem Fall ermöglicht die Schnittstelle 1 eine LAN- Verbindung zu einem Netzwerk wie beispielsweise Ethernet. Von der Schnittstelle 1 (beispielsweise einen RJ45-Stecker) aus¬ gehend verläuft innerhalb des elektronischen Geräts 10 eine Leitungsstrecke 2, die beispielsweise aus acht Einzelleitun¬ gen bzw. vier Leitungspaaren gebildet ist und zur Daten- bzw. Signalübertragung wie auch zur Gleichspannungsversorgung dient. Von der Leitungsstrecke 2 führen weitere Leitungszwei¬ ge weg, ferner enthält das elektronische Gerät 10 weitere Leitungen zwischen nachstehend noch zu erläuternden Komponenten. In Figur 1 ist der einfacheren Darstellung wegen nur bei einigen der Leitungen bzw. Leitungszweige angedeutet, dass es sich um Leitungsbündel aus mehreren Einzelleitungen oder Leitungspaaren handelt.
Das elektronische Gerät 10 kann beispielsweise ein Thin
Client oder Zero Client sein, der ohne eigenen Festplattenspeicher, eigene Laufwerke oder sonstige Speicher zur Pro¬ grammierung oder Ausführung eines Betriebssystems oder spe- zieller Software auskommt; stattdessen greift das elektroni¬ sche Gerät 10 hierzu auf das Netzwerk 20 zurück. Das elektro¬ nische Gerät 10 umfasst ein Display 50 (bzw. einen Monitor), dessen Helligkeit (bzw. die seiner Hintergrundbeleuchtung) als Funktion eines Steuersignals S steuerbar, insbesondere wann immer nötig begrenzbar ist. Das Steuersignal S wird durch eine Steuerleitung 16 an das Display 50 übermittelt. Die eigentlichen Bilddaten und/oder die Stromversorgung für das Display 50 hingegen werden beispielsweise durch eine Ver- sorgungsleitung 13 bereitgestellt; diese kann von der Lei¬ tungsstrecke 2 abgezweigt sein. Im elektronischen Gerät 10 können noch andere Leistungsverbraucher 31 enthalten sein; zusätzliche Leistungsverbraucher 32, 33 (etwa Maus oder Tas- tatur) sind außen an das elektronische Gerät 10 anschließbar.
In unmittelbarer Nähe zur Schnittstelle 1 ist eine Messeinheit 3 angeordnet und/oder angeschlossen, welche die über die Leitungsstrecke 2 fließende Leistung misst, und zwar fortlau- fend, d.h. kontinuierlich oder periodisch in kurzen Zeitabständen nacheinander. Anstelle der Leistung P kann auch die (bei etwa konstanter Spannung ebenfalls aussagekräftige) Stromstärke I gemessen werden, beispielsweise mit Hilfe eines oder mehrerer Widerstände 6. Das elektronische Gerät 10 be- sitzt weiterhin eine Recheneinheit 5, die aus dem gemessenen Leistungsverbrauch P und einem oberen Grenzwert G des gerade noch zulässigen maximalen Leistungsverbrauchs Pmax (oder aus diesen Werten des Leistungsverbrauchs entsprechenden Stromstärken) das Steuersignal S errechnet, welches die maximal zulässige Displayhelligkeit H(S) festlegt und so die Hellig¬ keit des Displays begrenzt. Das zeitabhängige Steuersignal S berücksichtigt den momentanen, gleichzeitigen Leistungsverbrauch des Displays 50 und aller übrigen Leistungsverbrau¬ cher 31, 32, 33 und begrenzt die Bildhelligkeit des Displays 50 zumindest soweit, dass der durch die Netzwerkspezifikation definierte obere Grenzwert für den maximal zulässigen Leis¬ tungsverbrauch an der Schnittstelle 1 nicht überschritten wird. Dadurch lässt sich das Display 50 im Einklang mit den Spezifikationen des Netzwerks (beispielsweise PoE, PoE+) dau- erhaft und zuverlässig betreiben, ohne dass zusätzliche Span¬ nungsquellen erforderlich wären. Zugleich ist die Gefahr gebannt, dass die zulässige Gesamtleistungsaufnahme plötzlich überschritten wird und das Netzwerk daraufhin eine Abschaltung des elektronischen Geräts 10 veranlasst.
Die Recheneinheit 5 ist beispielsweise durch einen ersten Leitungszweig 11 mit der Leitungsstrecke 2 verbunden. Entlang der Leitungsstrecke 2 ist der erste Leitungszweig 11 (ebenso wie alle anderen von der Leitungsstrecke 2 abzweigenden Lei¬ tungen) vorzugsweise der Messeinheit 3 nachgeschaltet. Die Berechnung des Steuersignals S in der Recheneinheit 5 kann mit Hilfe eines durch einen Vergleicher 4 bzw. Komparator übermittelten Differenzsignals D erfolgen. Das Differenzsig¬ nal D ist beispielsweise die Differenz zwischen einem oberen Grenzwert G, beispielsweise dem Höchstwert Pmax des gerade noch zulässigen Leistungsverbrauchs, und einem durch die Messeinheit 3 ausgegebenen Messwert M. Der obere Grenzwert G kann entweder im elektronischen Gerät 10 gespeichert sein oder durch dieses per Abfrage aus dem Netzwerk 20 ermittelt werden. Das Display 50 ist beispielsweise durch Versorgungs¬ leitungen 13 mit der Leitungsstrecke 2 verbunden und wird so mit Strom und/oder mit Bildsignalen bzw. Bilddaten versorgt. Zwischen dem Display 50 und der Recheneinheit 5 kann eine (uni- oder bidirektionale) Kontrollleitung 14 verlaufen, die eine Überwachung der tatsächlichen Displayhelligkeit H durch die Recheneinheit 5 ermöglicht. Sonstige (zweite) Leitungs- zweige 12 dienen in Figur 1 zum Betreiben weiterer, interner oder externer Leistungsverbraucher 31, 32, 33.
Figur 2 zeigt (ebenfalls rein schematisch) eine Weiterbil¬ dung, bei der das elektronische Gerät 10 zusätzlich eine spe- ziell ausgebildete Steuereinheit 7 für das Display 50 um- fasst, durch die die Displayhelligkeit beeinflussbar ist. Der Aufbau gemäß Figur 2 entspricht weitgehend demjenigen aus Fi¬ gur 1; auf die insoweit verwiesen wird. Die Steuereinheit 7 ist als Bestandteil des Displays 50 dargestellt, kann jedoch ebenso ein eigenständiger, separater Schaltungsblock oder ein Teil der Recheneinheit 5 sein. In Figur 2 sind weiterhin noch DC/DC-Spannungswandler 15 (sowie ein separater DC/DC- Spannungswandler 15' in der Leitungsstrecke 2) dargestellt, die in Figur 1 der Übersichtlichkeit halber entfallen sind.
Das errechnete Steuersignal S wird an die Steuereinheit 7 für das Display 50 übermittelt und gibt eine Obergrenze für die maximal zulässige Displayhelligkeit H vor. Die Größen S und
H(S) sind zeitabhängig und somit veränderlich. Das Steuersig¬ nal S steuert die Helligkeit der Hintergrundbeleuchtung und damit die Displayhelligkeit (H) . Vorzugsweise umfasst die Steuereinheit 7 eine Dämpfungsschal¬ tung 8, die rasche und/oder starke Schwankungen der Displayhelligkeit H dämpft, insbesondere zeitlich verzögert oder be¬ tragsmäßig verringert. Alternativ oder zusätzlich kann die Steuereinheit 7 eine Hystereseschaltung umfassen, die Schwan- kungen des Steuersignals S erst oberhalb eines unteren
Schwellwerts solcher Schwankungen in eine veränderte Display¬ helligkeit H umsetzt. Dies dient zur Vermeidung eines Fla- ckerns des Displays (bzw. einer deutlich wahrnehmbaren, schnellen Veränderung der Displayhelligkeit) , etwa wenn An- laufströme von Festplatten oder das Anschließen weiterer, leistungsstarker Komponenten zu einer plötzlichen (vorübergehenden oder dauerhaften) Verdunklung führen würden. Auch wenn solche Helligkeitsschwankungen nur dann eintreten, wenn die tatsächliche Displayhelligkeit bereits die durch das Steuer- signal S vorgegebene Obergrenze der maximalen Displayhellig¬ keit H erreicht hat, wird das elektronische Gerät 10 (ein¬ schließlich seines Displays 50) erst durch die Festlegung und Überwachung der Maximalhelligkeit H mit Power-over-Ethernet soweit kompatibel, dass die Gefahr einer Abschaltung im Falle eines unerwartet ansteigenden Leistungsverbrauchs nicht mehr besteht. Eine Beteiligung von Software (BIOS, OS etc.) ist im Übrigen nicht erforderlich. Optional kann jedoch, um für den Benutzer des elektronischen Geräts eine Warnmeldung zu erzeugen, ein Signal oder sonstige Benachrichtigung an die Software übermittelt werden.
Figur 3 zeigt rein schematisch zwei exemplarische zeitliche Verläufe des Leistungsverbrauchs des Displays 50 des elektro¬ nischen Geräts 10 aus Figur 1 oder 2. Weiterhin ist der obere Grenzwert G bzw. der gerade noch zulässige maximale Leis¬ tungsverbrauch Pmax (von beispielsweise 25 W) des elektronischen Geräts 10 (und der damit versorgten Leistungsverbrau- eher) angegeben, der durch das Netzwerk fest vorgegeben und somit zeitlich konstant ist. Die Verbrauchernutzleistung PV der übrigen (internen und externen) Leistungsverbraucher 31, 32, 33 gemeinsam liegt im Zeitintervall tl bei etwa der Hälf¬ te der maximal erlaubten Gesamtleistung, erhöht sich aber zu Beginn des Zeitintervalls t2 plötzlich auf ca 75% (bezogen auf G bzw. Pmax) und fällt erst zu Beginn des Zeitintervalls t3 auf einen unkritischen Wert von ca. 20% ab.
Gegenläufig zur Verbrauchernutzleistung PV entwickelt sich der Grenzwert der maximalen Displaynutzleistung PDmax, d.h. derjenigen Leistung, die von dem Display 50 zum jeweiligen Zeitpunkt maximal verbraucht werden darf, damit die Summe aus Verbrauchernutzleistung PV und maximaler Displaynutzleistung PDmax zu keinem Zeitpunkt den maximalen Leistungsverbrauch Pmax überschreitet. Daher erscheint in Figur 3 der Verlauf von PDmax spiegelbildlich zum Verlauf der Verbrauchernutzleistung PV (bezogen auf den Wert von 50% des oberen Grenzwertes G bzw. Pmax) . Im Beispiel der (gepunktet dargestellten) ersten Verlaufskur- fe I beginnt die tatsächliche Displaynutzleistung PD(t) in Figur 3 mit einem Anfangswert von etwa 40% (des Grenzwertes G) und befindet sich zunächst unterhalb der zunächst noch er¬ laubten maximalen Display-Nutzleistung Pdmax von ca. 50%. Zu Beginn des Zeitintervalls t2 jedoch steigt plötzlich der Leistungsverbrauch der übrigen Leistungsverbraucher 31, 32, 33 an; dadurch sinkt Pdmax gegenläufig auf einen geringeren Wert von beispielsweise 30%. Bei einem herkömmlichen elektro¬ nischen Gerät entstünde dadurch eine Überschreitung der zulässigen Gesamtleistungsaufnahme. Durch das Steuersignal S jedoch wird die Displayhelligkeit H und damit die (tatsächli¬ che, momentane) Leistungsaufnahme des Displays 50 auf einen kleineren Wert als PDmax (oder höchstens PDmax) begrenzt und somit verringert, wodurch auch die benutzte Gesamtleistung weiterhin unterhalb des Grenzwerts G bzw. Pmax bleibt. Erst zu Beginn des Zeitintervalls t3 nimmt die Nutzleistung PV der übrigen Leistungsverbraucher 31, 32, 33 wieder ab, spiegel- bildlich dazu erhöht sich nun der obere Grenzwert der maximal zulässigen Displaynutzleistung Pdmax. Daher steigt die Helligkeit bzw. die Nutzleistung PD des Displays 50 wieder auf ihren ursprünglichen Wert an. Im Beispiel der (gestrichelt dargestellten) zweiten Verlaufskurfe II beginnt die tatsächliche Displaynutzleistung PD(t) mit einem Anfangswert von etwa 20%, steigt aber in der Mitte des Zeitintervalls t2 (beispielsweise aufgrund erhöhter Sonneneinstrahlung auf das Display) an. Das Steuersignal er- laubt jedoch nur einen Anstieg bis zum momentanen Wert von PDmax, der nicht überschritten werden darf. Erst im Zeitintervall t3, nachdem die Verbrauchernutzleistung PV stark gesunken ist und die maximal zulässige Displaynutzleistung PDmax spiegelbildlich dazu ansteigt, erlaubt das Steuersignal S ein weitergehendes Ansteigen der Helligkeit und der tat¬ sächlichen Nutzleistung PD(t) des Displays.
Vorzugsweise erfolgt dieser Anstieg nicht schon zu Beginn des Zeitintervalls t3, sondern etwas zeitverzögert (etwa infolge der anhand der Figur 2 erläuterten Steuereinheit 7 bzw. Dämpfungsschaltung 8) . Ferner erfolgt der Anstieg nicht zwangs¬ läufig bis hin zu PDmax, da dieser Wert nur einen oberen Grenzwert darstellt.
Die Veränderung der Leistungsaufnahme des Displays 50, die in Figur 3 anhand zweier exemplarischer zeitlicher Verläufe dargestellt ist, kann bespielsweise proportional zur Veränderung Displayhelligkeit H bzw. des Steuersignals S gewählt sein.
Bezugs zeichenliste
1 Schnittstelle
2 Leitungsstrecke
3 Messeinheit
4 Vergleicher
5 Recheneinheit
6 Widerstand
7 Steuereinheit
8 DämpfungsSchaltung
9 HystereseSchaltung
10 Elektronisches Gerät
11 erster Leitungszweig
12 zweiter Leitungszweig
13 Versorgungsleitung
14 Kontrollleitung
15, 15' DC/DC-Gleichspannungswandler
16 Steuerleitung
21, 22, 23 weitere Schnittstellen
31, 32, 33 Leistungs erbraucher
50 Display
D Differenzsignal
G oberer Grenzwert
H Displayhelligkeit
I Stromstärke
M Messwert
P Leistungsverbrauch
PD Nutzleistung des Displays
PDmax maximale Nutzleistung des Displays
Pmax maximaler Leistungsverbrauch
PV Verbrauchernutzleistung
S Steuersignal
tl, t2, t3 Zeitintervall

Claims

Elektronisches Gerät (10), insbesondere Computer, Thin Client oder Zero Client, zum Anschließen an ein Ether- net-Netzwerk, wobei das elektronische Gerät (10) Folgen¬ des aufweist:
- ein Display (50),
- eine Schnittstelle (1), die sowohl einen Datenaus¬ tausch des elektronischen Geräts (10) mit einem Ether- net-Netzwerk (20) als auch eine Stromversorgung des elektronischen Geräts (10) über ein Ethernet-Netzwerk (20) ermöglicht,
- eine von der Schnittstelle (1) ausgehende Leitungs¬ strecke (2), an die ein oder mehrere Leistungsverbrau¬ cher (31, 32, 33, ...) angeschlossen und/oder anschließbar sind,
- eine Messeinheit (3), die an der Leitungsstrecke (2) einen Leistungsverbrauch (P) oder eine damit in Zusammenhang stehende sonstige Größe, etwa eine Stromstärke (I) misst, und
- eine Recheneinheit (5) , die aus einem höchstens zuläs¬ sigen oberen Grenzwert (G) des Leistungsverbrauchs
(Pmax) oder der Stromstärke (Imax) und aus einem gemes¬ senen Wert des Leistungsverbrauchs (P) oder der Strom¬ stärke (I) ein Steuersignal (S) zur Einstellung einer höchstens zulässigen Displayhelligkeit (H) errechnet,
- wobei das elektronische Gerät (10) die Helligkeit des Displays (50) mit Hilfe des Steuersignals (S) begrenzt.
2. Elektronisches Gerät nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass die Recheneinheit (5) ein zeitabhängiges Steuersignal (S) errechnet, welches zu jedem Zeitpunkt eine momentan höchstens zulässige Displayhelligkeit (H) festlegt.
3. Elektronisches Gerät nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
das elektronische Gerät (10) die Helligkeit des Displays (50) kontinuierlich überwacht und sicherstellt, dass die Helligkeit stets kleiner gleich einer momentan höchstens zulässigen Displayhelligkeit (H) ist, die durch das mo¬ mentane Steuersignal (S) vorgegeben wird.
4. Elektronisches Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass
die Recheneinheit (5) das Steuersignal (S) so berechnet, dass die Summe aus dem Leistungsverbrauch des Displays
(50) und dem Leistungsverbrauch von Leistungsverbrau¬ chern (31, 32, 33, ...) , die in dem elektronischen Gerät
(10) angeordnet und/oder an das elektronische Gerät (10) angeschlossen sind, stets kleiner gleich dem oberen Grenzwert (G) für den Gesamtleistungsverbrauch des elektronischen Geräts (10) ist.
5. Elektronisches Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass
das elektronische Gerät (10) eine Steuereinheit (7) auf¬ weist, die die Helligkeit des Displays (50) steuert oder regelt oder zumindest überwacht, wobei die Steuereinheit (7) das Steuersignal (S) empfängt und verarbeitet.
6. Elektronisches Gerät nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (7) eine Dämpfungsschaltung (8) um- fasst, die rasche und/oder starke Schwankungen der Dis¬ playhelligkeit (H) dämpft, insbesondere verzögert und/oder verringert.
Elektronisches Gerät nach Anspruch 5 oder 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Steuereinheit (7) eine Hystereseschaltung (9) um- fasst, die Schwankungen des Steuersignals (S) erst ober¬ halb eines unteren Schwellwerts der Schwankungen in eine veränderte Displayhelligkeit (H) umsetzt.
Elektronisches Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass
die Messeinheit (3) ein oder mehrere Widerstände (6) zur Messung momentaner Stromstärken (I) umfasst.
Elektronisches Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass
die Recheneinheit (5) einen Vergleicher (4) umfasst, der aus einem von der Messeinheit (3) gelieferten Messwert (M) und aus dem oberen Grenzwert (G) ein Differenzsignal (D) als Steuersignal (S) oder zur Berechnung des Steuersignals (S) ermittelt.
Elektronisches Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass
das elektronische Gerät (10) einen ersten Leitungszweig (11) aufweist, der von der Leitungsstrecke (2) abge¬ zweigt ist und zur Recheneinheit (5) führt.
Elektronisches Gerät nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinheit (3) so verschaltet ist, dass sie einen gesamten Leistungsverbrauch (P) des elektronischen Geräts (10) einschließlich daran angeschlossener Leistungsverbraucher (31, 32, 33, ...) in einem Abschnitt der Leitungsstrecke (2) misst, der in unmittelbarer Nähe zur Schnittstelle (1) angeordnet und allen Abzweigungen von der Leitungsstrecke (2) vorgeschaltet ist.
Elektronisches Gerät nach Anspruch 10 oder 11,
dadurch gekennzeichnet, dass
das elektronische Gerät (10) eine Mehrzahl von zweiten Leitungszweigen (12) aufweist, die von der Leitungsstre¬ cke (2) abgezweigt sind und zu Leistungsverbrauchern (31, 32, 33, ...) des elektronischen Geräts (10) und/oder zu weiteren Schnittstellen (21, 22, 23, ...) führen, an die weitere Leistungsverbraucher (31, 32, 33, ...) anschließbar sind.
Elektronisches Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass
das Display (50) durch eine Versorgungsleitung (13) mit der Leitungsstrecke (2) verbunden ist und durch eine Kontrollleitung (14) zum Überwachen der Displayhelligkeit (H) sowie durch eine Steuerleitung (16) zum Übermitteln des Steuersignals (S) mit der Recheneinheit (5) verbunden ist.
Elektronisches Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass
das elektronische Gerät (10) ein Thin Client ist, der einen Prozessor aufweist, der das Ausführen einer Terminalsoftware zum Anzeigen von Informationen eines entfernt ausgeführten Anwendungsprogramms ermöglicht. Elektronisches Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 14 dadurch gekennzeichnet, dass
das elektronische Gerät (10) ein Zero Client ist, der einen Protokolladapter zur Wiedergabe von aus einem Netzwerk empfangenen Bildinformationen aufweist.
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EP0945845A2 (de) * 1998-03-26 1999-09-29 Fujitsu Limited Energieverbrauchssteuerung für Anzeigegeräte
US20070115273A1 (en) * 2005-11-14 2007-05-24 Inova Solutions, Inc. Low power LED visual messaging device, system and method

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