CN1732548A - 小型开关装置 - Google Patents

Abstract

一种小型开关装置(10)，其被用于例如供电设备板和用户单元中，其具有跳闸功能，用于根据设备(52)的电状态来断开设备(52)与电源(50)。装置(10)具有被配置成在使用时可以被用户接触的前表面(14)。设置了装置(62)，用于在向设备(52)提供电流期间产生指示设备(52)的电参数的信号。还设置了装置(16、68、70)，用于将对应于所述信号的指示显示到前表面(14)以显示给用户。

Description

小型开关装置

技术领域

本发明涉及小型开关装置。本发明尤其涉及但不限于用于电能供给设备板和用户单元中的轨道安装的小型开关装置。

背景技术

小型开关装置通常用于响应在保护下的电设备中感测到的故障而断开电源和负载。这些装置通常被配置成通过电机械机构跳闸，所述机构可以断开一个或多个电源线中的电接点。

这些装置的设计受到成本和空间的约束。例如，通常的用户单元具有其中容纳有轨道安装的小型开关装置的外壳。该外壳具有开口以允许用户可以接触每个装置的表面。每个装置的所述表面设置有一个或多个用户可接触的部件，所述部件通常包括跳闸开关的拉杆和/或功能按钮和/或标记。

小型开关装置的物理尺寸必需满足工业标准，例如在DIN标准43380“Built-in equipment；overall dimensions and related mountingdimensions”中列出的工业标准。尤其是，装置的表面的高度被设计成与外壳的开口的高度相配合。开口的宽度被设计成容纳多个并排安装的装置。实际上，这些设计标准已经限制了用户可见并可接触的可用表面区域。

在常规的装置中，在装置内部和前表面上的空间约束使得，限制了对用户可接触部件和跳闸开关的容纳，所述部件为相关于装置的来源(例如制造商的标识)和/或额定值的标记的形式。事实上，在实际中，用户可接触的部件已经限于制造商/额定值标记和用于打开或闭合装置连接点的跳闸拉杆。目前这些约束已经将这些装置的功能性限于简单的电路中断，并且将用户可见的信息限制为关于装置的操作、额定值和来源。

这些装置的缺点在于，除了提供装置是“接通”还是“断开”的状态外，没有给用户提供关于设备在保护下的电状态的信息，其中“断开”的状态表示由于不希望的故障而引起的可能的跳闸。虽然用户可以通过跳闸开关的相对位置而清楚设备中的哪些装置已经跳闸，但是没有提供其它信息。换句话说，装置只提供故障状态已经发生的指示。对设备的供电被中断，直到纠正故障。这可能导致不方便和损失较大的电设备的多次断开。

发明内容

本发明的目的在于，通过在跳闸之前提供关于设备的电状态的信息而改善该问题。

根据本发明，提供了一种具有跳闸功能的小型开关装置，以便根据设备的电状态断开设备与电源，所述装置包括：

前表面，其被配置成在使用期间可以被用户接触；

产生装置，用于在对设备供电时产生指示所述设备的电参数的信号；以及

显示装置，用于将对应于所述信号的指示显示到所述前表面以便显示给用户。

在本发明的优选实施例中，将显示装置设置在装置的前表面的用户可接触部件上或内。用户可接触部件可以是跳闸或复位拉杆、装置前表面的玻璃框形成部分、功能按钮或标记板。以这种方式，前表面上的部件执行附加功能，即将关于设备的电参数的信息显示到装置的前表面，从而使其对于用户可视。也就是说，用户只通过看前表面上的指示就能够得到关于由装置保护的电路的电状态的信息。而且，显然，可以将提供信息的附加功能实施到小型开关装置前表面的常规设计布局中，从而克服空间和功能性约束。

可以在用于感测电参数并据此产生所述指示信号的装置中设置传感器。所述指示信号可以是光信号，其经由输光管例如光管或光纤被传送到用户可接触部件。在一个实施例中，用户可接触部件本身可以由半透明材料形成，并且被耦合到所述管，使得由传感器产生的光信号对于用户可见。或者，指示信号可以是电信号，在这种情况中，将传感器设置在前表面上，以将所述信号转换成用户可视的形式。例如，发光二极管(LED)可执行该功能。

在该装置中设置的传感器可以是包括用于感测电参数和产生指示信号的装置的处理器。由处理器监测的电参数可以是对地泄漏和/或过电流，并且指示信号可以有利地显示电参数或其等级相对于预定阈值的绝对大小。从而，例如在装置断开电源前，该装置可以用于将“接近”过电流或对地故障情况指示给用户。因此，根据本发明的装置可以有利地提供对电问题的预警，从而用户可以在装置跳闸前采取补救行动。

传感器可以用于产生指示多个电参数或电参数的多个特征的信号。例如，传感器可以产生分别表示不同电参数或同一参数的不同特征的光信号图形。这些图形可由光信号(例如脉冲)的颜色、频率、强度、以及寿命中的任一个或多个组成。例如，光可以从绿色转变成红色，以指示“接近”跳闸情况。

将提供给前表面的信息设计为可以是格式化的，以使得用户可操作的接收装置可以检测到它。可以将由所述设备接收的信息在其中处理和分析，并且以用户可读的形式显示在合适的显示器上。所述信息可以为二进制格式的串行数据的形式。格式化的数据可以以光或红外辐射的调制强度的形式被传输。调制强度的频率可以为使得调制为人眼不可检测。因此，指示器可用于双重目的，给用户提供可视信息和给接收装置提供格式化信息。

可选的或另外的是，可以以多个点源的形式将信息显示到前表面上，所述点源一起将需要的信息传达给用户。例如，电参数越接近装置跳闸的等级，可以照亮阵列的越多点源。

在本发明的另一可选实施例中，装置的功能性或操作参数可以是可编程的。可编程的功能性可以相关于由装置监测的电参数。例如，用户可以选择装置对于给定的过电流或对地泄漏电流而跳闸的等级或额定值。在装置的前表面上可以提供用户可接触的用户界面，以方便对其的编程。用户界面可以是按钮，当以预定顺序按压按钮时，所述按钮通过一组用户可选的选项滚动编程功能。在这种情况下，作为对显示电参数的替代或补充，在前表面显示的信息可以显示由用户滚动和选择的编程功能或操作参数。

小型开关装置可以为以下任何或所有项设置检测功能和/或保护功能：剩余电流、线路电流、过电流、线路电压、过电压、欠电压、温度、对地泄漏电流、功率测量和功率因数。小型开关装置可以是小型断路器(MCB)。

附图说明

下面将通过参考附图的实例描述本发明的实施例，其中：

图1示出了引入小型开关装置的供电设备的用户单元；

图2示出了根据本发明的小型开关装置；

图3示出了图1的小型开关装置的部分；

图4是示出图1的小型开关装置的电子电路特征的示意图；

图5是示出典型红色LED的发光强度和典型红外接收器的信号灵敏度对辐射波长的曲线图。

具体实施方式

参考图1，供电设备的用户单元具有用虚线框示出的外壳1。外壳1具有开口3，并容纳有安装在轨道12上的MCB10，使得只有MCB10的表面部分14是在开口3中可视的。MCB10典型地是安装在轨道12上的多个类似装置中的一个，所述安装使得只有一个表面是对于用户可见的，所述表面如图1中另一这样的装置的表面15所示。

装置10和轨道12符合在DIN标准43880“Built-in equipment；overalldimensions and related mounting dimensions”中给出的尺寸。如图1中可知，表面14支撑用户可接触部件，所述部件包括跳闸开关的拉杆20和功能按钮24。功能按钮24可以是用于测试装置的操作的测试按钮，并/或可以是用于允许用户选择装置的操作功能的按钮。由于表面尺寸的约束，可用于提供任何其它部件的空间是有限的。同样，装置10的尺寸受到限制以适配外壳1的内部，而限制了装置内部可用于电路或其它部件的空间。

装置10通常是用于电源的保护装置，例如剩余电流装置或过电流保护装置。装置10响应对设备的电参数的跳闸等级的检测来工作。选择电参数，以提供对电源中的故障或危险状态的指示。

装置10包括传感器，所述传感器用于检测电参数的等级并产生对应于该等级的信号。例如，传感器可以是变压器芯上的绕组，在所述绕组中与在电源的导体中的电流不平衡的等级成比例地感应电流。所述装置还包括控制电路，所述控制电路用于在检测到的等级为或超过跳闸等级时操作该装置以断开电源。用户可以通过操作拉杆20来实现对装置的手动断开和复位。

参考图2和图3，其中相同的特征具有相同的标号，小型开关装置10具有LED16形式的光源，如图2中装置10的剖开部分所示。除了开关拉杆20和按钮24以外，在前表面14上的玻璃框22形成了按钮24的定位装置和供应商的标识26。提供导光通道18形式的光通路，以引导来自LED16的光来照亮按钮24。按钮24由半透明材料形成，使其由于来自LED的光的亮度而对于用户可见。

在应用中，小型开关装置10根据由传感器所检测到的电参数的等级来使LED16发光。例如，小型开关装置可以是RCD，其被设计成在检测到剩余电流的预定跳闸等级时操作开关以断开电源。然而，当检测到剩余电流低于跳闸等级但高于下级阈值等级时，使LED16发光并照亮按钮24。这给用户提供在供电电路中存在故障状态的指示，虽然这不足以使装置10断开电源，但是可能需要进行调查。因此，LED16、导光通道18和按钮24(或其它前表面特征)一起提供了预警指示器。

在另一实施例中，装置10的处理器是可编程的，以允许其用于多个应用中的一个，或者多个不同设置中的一个。在该实施例中，指示器用于指示已经编程了哪个应用或哪个设置。例如，小型开关装置10可以是可编程的过电流装置，用于在高电流设置或低电流设置中断开供电电路。如果编程为高电流设置，则照明LED16，以使消费者通过看前表面14就可以知道装置10已经被编程为在高电流设置下工作。

尽管图1至3中所示的小型开关装置10具有单个LED光源16，但是可以提供多个LED。通过光通路的适当排列，每个LED可以照亮前表面的不同部分或同一部件的不同部位。或者，LED可以每个用不同颜色的光照亮部件。或者，处理器可以包括控制LED16的电路以调制发光强度的等级。强度等级可以以脉冲的次序变化或者变化用于提供闪光指示。这些可选的设置提供了将关于正被监测的电源状态或关于装置的编程结构的不同信息显示给用户。例如，不同数目的LED、或不同等级的光强、或不同的颜色、或不同速度的脉冲闪光表示不同等级的检测的电参数。

参考图4，电源电路57包括通过电源线火线54和中性线56连接负载52的电源50。开关58形成图1至3的小型开关装置10的电子电路59的部分，并且通过致动器60致动以断开电源50与负载52。

电子电路59包括用于检测供电电路57的参数的检测电路62。通常所述参数将指示供电电路57中的剩余电流或总电流的等级。评估电路64基于检测的参数的等级来估计供电电路57的状态。如果检测到参数超过安全阈值，从而评估电路确定存在不安全状态，则将信号提供给致动器60以打开开关58并断开电源50与负载52。

电子电路59还被设置有指示器电路66，所述指示器电路包括驱动电路68和LED70。LED70被设置在小型开关装置中作为图1至3的光源。如果评估电路64确定由检测电路62检测的参数的等级在阈值之下、但足够高以致于指示在供电电路57中存在错误状态，则将信号提供给驱动电路68，所述信号使得对LED70提供电压，从而LED70发光。

在装置10中所用的光源还可以用作提供串行数据连接的装置。指示器电路66包括处理器(未示出)，所述处理器被配置为控制驱动电路68，以将LED16发出的光强调制成包括二进制格式的串行数据流的图形。串行数据流包括关于装置10的操作的信息，例如检测到的故障状态的等级。发出的光由合适的接收器接收，所述接收器是例如用于读取和分析数据流中包括的信息的便携式计算机的接收装置的接口。

参考图5，曲线图100示出由红色LED发出的光在波长为约635nm处具有峰值强度。曲线图102示出对由红外接收器接收的辐射的灵敏度，并且在波长为约880nm处具有峰值灵敏度。红外接收器还检测出在由红色LED发出的波长上的辐射(很低的灵敏度)，但是强度非常低，如两条曲线图100、102交叉处的部分104所示。尽管用作图1至3中的小型开关装置10的光源的LED16，其发出适于被人眼察觉的强度的光，然而，为了能够检测二进制调制串行数据流，红外接收器只需要检测很低的辐射强度。因此，当LED16是曲线图100的红色LED时，在由LED16发射的光中包括的二进制格式的串行数据是可以被红外检测器检测到的。

二进制格式的串行数据的传输速度较高，从而，强度调制对于用户将是不可觉察的，用户将只看到指示灯为打开或关闭。

Claims (24)

1.一种具有跳闸功能的小型开关装置，用于根据设备的电状态来断开所述设备与电源，所述装置包括：

前表面，其被配置成在使用时可被用户接触；

产生装置，用于在对所述设备供应电流期间产生指示所述设备的电参数的信号；以及

显示装置，用于将对应于所述信号的指示显示到所述前表面以显示给用户。

2.根据权利要求1所述的装置，其中所述显示装置被设置在所述装置的所述前表面的用户可接触部件上或内。

3.根据权利要求2所述的装置，其中所述用户可接触部件是跳闸或复位拉杆、或所述装置的所述前表面的玻璃框形成部分、或功能按钮或标记板。

4.根据上述任一权利要求所述的装置，其中传感器被设置在所述装置中，所述传感器用于感测所述电参数、并根据所述电参数产生所述指示信号。

5.根据权利要求4所述的装置，其中所述指示信号是光信号，所述光信号通过例如光管或光纤的输光管而被传送到所述用户可接触部件。

6.根据权利要求5所述的装置，其中所述用户可接触部件是由半透明材料形成并与所述输光管耦合，以使得由所述传感器产生的所述光信号对于用户可视。

7.根据权利要求1至3中的任一权利要求所述的装置，其中所述指示信号是电信号，并且所述传感器被设置在所述前表面上，用于将所述信号转换成用户可视的形式。

8.根据权利要求5至7中的任一权利要求所述的装置，其中所述传感器包括发光二极管(LED)。

9.根据权利要求4至8中的任一权利要求所述的装置，其中被设置在所述装置中的所述传感器具有处理器，所述处理器包括用于感测所述电参数并产生所述指示信号的装置。

10.根据上述任一权利要求所述的装置，其中所述指示信号为使得显示所述电参数或其等级相对于预定阈值的绝对大小。

11.根据权利要求10所述的装置，其中所述装置用于在其断开所述电源之前向用户指示“接近”故障状态。

12.根据上述任一权利要求所述的装置，其中所述用于产生信号的装置用于产生指示多个电参数或所述电参数的多个特征的信号。

13.根据权利要求12所述的装置，其中所述信号是分别显示不同电参数或同一所述参数的不同特征的光信号图形。

14.根据权利要求13所述的装置，其中所述图形由颜色、频率、强度和光信号的寿命中的任何一个或多个组成。

15.根据上述任一权利要求所述的装置，其中被提供到所述前表面的所述信息是格式化的，以使得可以被用户可操作的接收装置检测。

16.根据权利要求15所述的装置，其中由所述接收装置接收的所述信息在所述接收装置中被处理和分析，并且以用户可读的形式被显示在合适的显示器上。

17.根据权利要求15或16所述的装置，其中所述信息为二进制格式的串行数据的形式。

18.根据权利要求17所述的装置，其中所述格式化数据以光或红外辐射的调制强度的形式被传输。

19.根据权利要求18所述的装置，其中所述调制强度的频率使得所述调制不为人眼所见。

20.根据上述任一权利要求所述的装置，其中所述信息以多个点源的形式被显示到所述前表面。

21.根据权利要求20所述的装置，其中所述电参数越接近所述装置跳闸的等级，阵列的越多的点源被照亮。

22.根据权利要求1所述的装置，其中所述装置的功能性或操作参数是可编程的，作为对显示所述电参数的替代或补充，被显示到所述前表面的所述信息显示编程功能或操作参数。

23.根据上述任一权利要求所述的装置，其中所述装置被设置有对下面任何一个或所有量的检测功能和/或保护功能：剩余电流、线路电流、过电流、线路电压、过电压、欠电压、温度、对地泄漏电流、功率测量以及功率因数。

24.根据上述任一权利要求所述的装置，其中所述装置是小型断路器(MCB)。

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