可编程序安全电插座的控制器制造技术

一种可编程序的安全电插座的控制器，它包含：负载连接装置，测量装置，变换装置，微处理机，和电源开关装置。在安全电压上通过测量装置获得一组连接负载的电特性资料。微处理机利用存储的一组与人体相关的生理资料的电特性与上述负载电特性相比较，根据比较结果控制电源开关装置在备用模式和激励模式之间实现过渡。从而避免人体触电的危险，在电源激励模式下不会有泄漏电流、过负载、过电压、和过热的状况。该控制器装置可设有远程通信和监视功能。（*该技术在2010年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及可以用来保护而不会受到电击的电连接器，连接座和插座，尤其涉及安全电插座，该插座可以经由一个控制器被设计成在施加电源之前用来分辨可能的触电危险和正常的操作负载。已知技术的安全电插座和连接器的设计包括设有许多壁式插座和灯泡插座，他们的结构设计成用来进行操作时可防止电击。已知技术设计的一个共同特征是设有一个机械式的内部开关，经电插头或电负载装置的插入而被操作，例如使一个灯泡进入该插座或连接座。机械式开关的操作用来完成该电插头或负载装置与连续施加电源的活性接点的电连接。此种设计的实例见于下列美国专利案U.S.Patent No.4，271，337U.S.Patent No.4，179，175U.S.Patent No.4，152，557U.S.Patent No.4，148，536U.S.Patent No.4，093，336U.S.Patent No.3，915，536U.S.Patent No.3，895，195U.S.Patent No.3，699，285U.S.Patent No.3，596，019U.S.Patent No.3，579，171U.S.Patent No.2，735，906用来进行防电击操作的另外一种设计见于美国专利No.4，647，120(专利权颁给Karabakakis)，其中有一个电安全插头附有一个小磁铁，当插入到一个插座内时，利用该小磁铁的磁性启动一个内部开关。此种设计的一个变化例见于美国专利No.4，616，285(专利权颁给Sackett)其中该被磁性操作的开关可以从插座的外面接入。在上述的已知技术的设计中，防止触电危险的方法都是利用机械式障壁，启动器等用来防止人员接触到活性接点。因为是利用机械式的设计，所以只能限制触电的危险的发生而不能完全消除，因为由于机械故障，锈蚀，磨损和松解，以及摩擦等，常会使其功能失灵。任何此种方式的设计假如遭遇到有机械故障或启动故障时，可能产生灾难，因为电插座接点经常被配电系统供电，所以可能由于上述的故障而接触到人体。广泛使用在220V单相电力系统的另外一种安全装置是一种微分断路器，其设计用来防止发生触电的危险。该种装置之一实例是已知的“Schutzschalter”(亦称为地线泄漏断路器)由Siemens AG of Germany制造和销售。该装置包含有一个环形线圈，它被卷绕成有相位、中性和检拾绕组。该装置的操作原理是在相位和中性绕组之间有电流不平衡时将在该环形线圈感应出电磁磁通，可以利用一个检拾绕组来检测该磁通。该捡拾绕组连接到一个细小的电磁线圈用来拉引一个连杆和触发一个机械装置以此操作该断路器。因为该相位和中性绕组通常并不会产生刚好相同的电磁磁通，所以经常会有一个小差异存在可以由捡拾线圈来加以检测藉以产生一个感应电压。为很好补偿此问题和获得最大的敏感度，所以设有一个小磁铁可以经由旋转而被校正，用来对操作该断路器的机械装置的触发连杆施加反向力量。然而，该校正必需在工厂进行，因为它是一种力量平衡装置，所以校正的容许误差非常严格。典型的方式，额定的断路器保护是用在具有30mA泄漏电流时。此种泄漏电流跳脱定额对于人体是非常危险的，在此种电平会受到相当大的电击。然而，假如使敏感度增加藉以响应较小的泄漏电流电平时，该装置就会失灵。这是因为该装置通常被装设成用来保护整个家庭的用电，所以它必需对许多个负载提供服务，每一个负载具有固定有的小泄漏电流，因此增加其敏感度可能造成错误的跳脱。微分断路器装置的另外一个问题是跳脱机构的设计，它需要机械放大用来使小电磁线圈能够中断高电流接点。通常的方法是使用一个“机械放大器”利用储存之弹簧能量来操作，根据统计报告指出有30%的此种装置在使用一年以后就失灵。此种装置的另外一个问题是响应速度。因为它是一种机械设计，所以可期望获得的最佳响应时间在毫秒(ms)程度的范围内，此种状况虽然不会致命但是也会使人受到相当大的电击。如上所述，微分断路器装置至少有下列三个缺点(a)其敏感度受到限制，而且依照严格的校正设定来决定(b)利用储存的弹簧能量来进行操作，随着时间的经过，摩擦，污物和机械零件的老化会使可靠度降低;和(c)具有缓慢的响应，因为它是依靠机械放大，而机械放大的完成需要数个级以串行方式进行。因此，有需要提供一种安全电插座，不需要依靠机械部分的操作，用以获得较高水平的可靠度和安全性藉以能够实质上消除触电死亡危险。因此，本专利技术之一主要目的是用来克服上述的缺点和提供一种可编程序安全电插座的控制器，可以实质上减小触电的危险，其方法是分辨人体和连接到该插座的实际电负载之间的不同。本专利技术的插座控制器先以预激励的“备用模式”操作，其中并不将额定的电力施加到该负载，而是先核对“假”负载和实际电负载之间的不同。在成功地完成该核对之后，假如确定所连接的是一个实际的电负载时，本专利技术的插座控制器就自动地变换到“激励”模式，在这期间将电力施加到该负载。本专利技术的另一目的是提供泄漏电流保护，其方法是以预激励的“备用”模式测试实际电负载和假负载双方的电流泄漏状况。本专利技术的另一目的是以预激励备用模式来决定过负载状况的存在，藉以防止电源施加到该安全电插座。本专利技术还有另外一个目的是在该插座被激励之后，当发生有短路、过负载和泄漏电流保护的状况时，解除对该安全电插座的激励。本专利技术更有另一个目的是提供一种自动监视的特征，当该安全电插座操作时，用来防止过热状况发生。本专利技术还有另外一个目的是提供电脑资料和/或电源线通信给该可编程序安全电插座的控制器藉以激励或停止该插座的操作。本专利技术更有另外一个目的是保护灵敏的电用具使其不会因电压突然波动状况，暂态等而造成危险，其方法是在大约10微秒的最小安全间隔内解除该插座的激励。本专利技术还有另外一个目的是在对应于零电压交越之瞬间使该插座变成ON，在零电流交越之瞬间使该插座变成OFF，用来避免电感性负载的火花。依照本专利技术的一较佳具体实施例，提供一种可编程序安全电插座的控制器装置，它包含有负载连接装置;测量装置，被连接至该负载连接装置，用来以备用模式测量一组与所连接的负载有关的电特性;变换装置，用来将该组电特性变换成一组资料值;处理机装置，用来接收和检查该组资料值，藉以决定对应于一个激励模式的开关信号;和电源开关装置，用来响应该开关信号藉以将电源施加至该负载连接装置，让该激励模式的该负载使用;该处理机被程序设计成用来产生该开关信号藉以控制该电源开关装置在该备用模式和该激励模式之间的过渡，依照该组资料值的检查用来决定该特性是否与一个实际电负载特性一致。在本专利技术的较佳实施例中，该可编程序安全电插座的控制器装置被设置成具有微处理机的设计，并被包围在一个插座壳体内，最初以备用模式操作，其中电力系统的额定电压被有效地拆离该插座。在此种模式中，该插座不是电源，其作用是作为一个测量装置用来决定在以激励模式施加电力系统的电源之前，是否有危险状况存在。该测量装置功能由微处理机和辅助硬性来执行，用来决定是否在安全电压电平，所连接的是否为实际的电负载，或是否有因为人体的意外接触该安全电插座而产生假负载。根据其能力来分辨实际的电负载和人体接触而产生的假负载，本专利技术的插座可以实质上消除触电的危险。当有任何负本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可编程序的安全电插座的控制器装置，包含有：负载连接装置，它用来将负载连接到插座；测量装置，它被连接到该负载连接装置，并用来以备用模式测量一组与该负载有关的电特性；变换装置，用来将该纽电特性变换成一组资料值；处理机装置，；它用 来接收和检查该组资料值，并加以响应，用以产生对应于一个激励模式的开关信号；和电源开关装置，用来响应该开关信号藉以将电源施加到该负载连接装置，让该激励模式的该负载使用；该处理机装置被程序设计成用来产生该开关信号藉以控制该电源开关装置的在该备用模式和该激励模式之间的过渡，用以响应该组资料值并指示是否没有电特性与实际电负载的电特性不一致的情况存在。

【技术特征摘要】
1.一种可编程序的安全电插座的控制器装置，包含有负载连接装置，它用来将负载连接到插座；测量装置，它被连接到该负载连接装置，并用来以备用模式测量一组与该负载有关的电特性；变换装置，用来将该组电特性变换成一组资料值；处理机装置，它用来接收和检查该组资料值，并加以响应，用以产生对应于一个激励模式的开关信号；和电源开关装置，用来响应该开关信号藉以将电源施加到该负载连接装置，让该激励模式的该负载使用；该处理机装置被程序设计成用来产生该开关信号藉以控制该电源开关装置的在该备用模式和该激励模式之间的过渡，用以响应该组资料值并指示是否没有电特性与实际电负载的电特性不一致的情况存在。2.如上述权利要求1所述的控制器装置，其特征在于该负载连接装置包含有至少为一对的电插座连接器。3.如上述权利要求1所述的控制器装置，其特征在于该测量装置包含有一组模拟放大器用来提供该电特性给一个A/D变换器以产生该组资料值。4.如权利要求1所述的控制器装置，其特征在于该处理机装置包含有一个微处理机，被程序设计成用来决定在该备用模式和激励模式的该开关信号对应到该电源开关装置的“OFF”状态和“ON”状态。5.如上述权利要求1所述的控制器装置，其特征在于该电源开关装置包含有一对的TMOS晶体管。6.如上述权利要求1所述的控制器装置，其特征在于该电源开关装置包含有一个固态装置和一个串联连接的替续接触器。7.如上述权利要求1所述的控制器装置，其特征在于该组资料值包括有一个残留电压，在一系列的激励脉冲的其中之一施加到其上后，就出现在该被连接的负载，和在施加另外一个激励脉冲之前，需先经过一个指定的期间。8.如上述权利要求7所述的控制器装置，其特征在于该残留电压与储存在该处理装置的记忆器单元中的临界值互相比较，其中该被储存的临界值有关于作为负载的人体的阻抗测量的预先程序设计的值。9.如上述权利要求1所述的控制器装置，其特征在于该处理机装置，当以该备用模式操作时，用来检查该组资料值的预先限定的泄漏电流的状况的存在，用以阻止该电源开关装置从该备用模式过渡到该激励模式。10.如上述权利要求1所述的控制器装置，其特征在于该处理机装置，当以该备用模式操作时，用来检查该组资料值的预先限定的过负载状况的存在，用以阻止该电源开关装置从该备用模式过渡到该激励模式。11.如上述权利要求1所述的控制器装置，其特征在于该处理机装置，当以该激励模式操作时，用来检查该组资料值的预先限定的泄漏电流的状况的存在，用以解除对该电源开关装置的激励。12.如上述权利要求1所述的控制器装置，其特征在于该处理机装置，当以该激励模式操作时，用来检查该组资料值的短路或过负载状况中的至少其一的存在，用以解除对该电源开关装置的激励。13.如上述权利要求1所述的控制器装置，其特征在于该组资料值包括与该电源开关装置的以该激励模式的操作有关的热资料，和其中该处理机装置被程序设计或用来监视该热资料藉以决定该开关信号的安全操作。14.如上述权利要求1所述的控制器装置，其特征在于该处理机装置，当以该激励模式操作时，用来检查该组资料值的突然波动电压状况的存在，用以解除对该电源开关装置的激励。15.如上述权利要求1所述的控制器装置，其特征在于该处理机装置，当以该激励模式操作时，用来检查该组资料值的供给至该负载的电流的零交越，在需要的时候产生该开关信号，用以解除对该电源开关装置的激励，用以避免与电感性负载有关的火花的产生。16.如上述权利要求1所述的控制器装置，其特征在于该开关信号由该处理机装置依照脉冲宽度调制技术来加以变化，当从该备用模式过渡到该激励模式时，用来将电源逐渐的施加到所连接的该负载。17.一种可编程序的安全电插座的控制器装置，形成与一个电插座一起使用，它包含有测量装置，被连接至该电插座，用来以备用模式测量一组与连接至该插座的负载有关的电特性;变换装置，用来将该组电特性变换成一组资料值;处理机装置，用来接收和检查该组资料值，和加以响应，用以产生对应到一个激励模式的开关信号;和电源开关装置，用来响应该开关信号藉以将电源施加至该电插座，让该激励模式的该负载使用;该处理机装置被程序设计成用来产生该开关信号藉以控制该电源开关装置的在该备用模式和该激励模式之间的过渡，依据该组资料值指示是否没有电特性与实际电负载者不一致的情况存在。18.一种施加电源至负载的方法，该负载连接到一个安全电插座，该方法所包含的步骤有以备用模式测量一组与该负载有关的电特性;将该组电特性变换成一组资料值;接收和检查该组资料值，和加以响应，用来产生对应于一个激励模式的开关信号;和施加电源至该激励模式的负载，用以响应该开关信号;其中该开关信号，在响应该组资料值是否指示没有电特性与实际电负载的电特性不一致的情况存在时，促成该备用模式和该激励模式之间的过渡。19.如上述权利要求18所述的方法，其特征在于该组资料值包括有一个残留电压，在一系列的激励脉冲的其中之一施加到其上后，就出现在该负载，和在施加另外一个激励脉冲之前，需先经过一个指定的期间;和其中该残留电压与一个临界值比较，该临界值有关于以人体作为负载的阻抗测量的指定值。20.如上述权利要求18所述的方法，其特征在于进一步包含有一个步骤是决定该开关信号藉以响应以通信供给到该安全电插座的程序设计时间相关控制功能的结果，其方式是经由电源线与电脑主机系统通信。21.一种电插座装置，包含有一个插座;连接装置，用来使第一负载电气连接到该插座;施加装置，其操作用来响应开关信号，用以以可开关的方式将电源施加至该连接装置，然后使其到达该第一负载;测量装置，被连接至该连接装置，用来测量与该第一负载有关的至少为一个的电特性，同时该施加装置不会将可感觉量的该电源施加至该连接装置，和加以响应，用来形成多个测量到的资料值;控制装置，用来响应该测量到的资料值，用以产生该开关信号和决定该测量到的资料值是否指示该第一负载是一个实际的电负载，和加以响应，用来使该开关信号从第一状态变成为第二状态，当该测量到的资料值与实际电负载的该特性的对应的预先限定值一致时，该施加装置就以可开关的方式将可感觉量的电源施加至该连接装置，用以使其到达该第一负载。22.如上述权利要求21所述的装置，其特征在于该连接装置包含有至少为一对的电插座连接器。23.如上述权利要求21所述的装置，其特征在于该测量到的特性包含有一个残留电压，在一系列的激励脉冲的其中之一施加到其上和经过一个指定的时间后，就出现在该第一负载。24.如上述权利要求23所述的装置，其特征在于该残留电压与储存在该控制装置的记忆器单元中的临界值互相比较，其中该被储存的临界值有关于作为第一负载的人体的阻抗测量的预先程序设计的值。25.如上述权利要求21所述的装置，其特征在于该控制装置检查该测量到的资料值是否有预先限定的泄漏电流状况存在，用来阻止该开关信号的变成该第二状态，促成...

【专利技术属性】
技术研发人员：莫迪夏亨德尔，伊薇斯维拉里特，
申请(专利权)人：戴维M沃尔夫，
类型：发明
国别省市：US[美国]