DE3844176A1

DE3844176A1 - Method for detecting a current flowing between a phase conductor and a return conductor via the human body and for switching off the mains conductors

Info

Publication number: DE3844176A1
Application number: DE19883844176
Authority: DE
Inventors: Helmut Dipl Ing Kinzel
Original assignee: Asea Brown Boveri AG Germany; Asea Brown Boveri AB
Current assignee: ABB AG Germany; ABB AB
Priority date: 1987-08-29
Filing date: 1988-12-29
Publication date: 1990-07-05

Abstract

A method is provided for detecting a current flowing between a phase conductor and a return conductor via the human body, in which method the output signal provided by a current sensor located in one of the mains conductors is detected. In this case, a low voltage which is not dangerous for the human body is connected to the mains conductors, and, in the event of a measurement value above an upper threshold value, the normal mains operating voltage is switched on. If the low voltage lies below this threshold value it is assumed that there is a human body between the phase conductor and the return conductor. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erfassung ei nes zwischen einem Phasen- und einem Rückleiter über den menschlichen Körper fließenden Stromes, wobei das von einem in einem der Netzleiter befindlichen Stromsensor abgegebene Ausgangssignal erfaßt und lediglich bei einem Wert des Stromsensorsignales zwischen einem unteren und einem oberen Schwellwert ein Auslöser zur Abschaltung der Netzleiter betätigt wird, insbesondere nach Patent ... (Patentanmeldung P 37 28 906.3).The invention relates to a method for detecting egg between a phase and a return conductor via the human body flowing current, being that of a current sensor located in one of the network conductors output signal detected and only at one Value of the current sensor signal between a lower and an upper threshold is a trigger to switch off the network conductor is operated, in particular according to a patent ... (patent application P 37 28 906.3).

Das Hauptpatent ... (Patentanmeldung P 37 28 906.3) be schreibt ein Verfahren der eingangs genannten Art.The main patent ... (patent application P 37 28 906.3) be writes a procedure of the type mentioned at the beginning.

Bei diesem Verfahren muß der menschliche Körper in jedem Fall von einem wenn auch kurzzeitigen Strom entsprechend der vollen Netzspannung durchflossen werden, bevor die Netzleiter abgeschaltet werden können. Dies ist deshalb nachteilig, weil ein wenn auch kurzzeitiger Stromdurch fluß mit voller Netzspannung und vollem Netzstrom minde stens unangenehm ist; wenn der Stromfluß zu einem Zeit punkt kommt, bei dem der Herzschlag eine bestimmte Phase durchläuft, kann gleichwohl eine Beeinflussung des Herz schlages erfolgen und in besonderen Fällen ist ein Herz kammerflimmern nicht zu vermeiden.With this procedure, the human body must be in everyone Case of a current, albeit short-term, accordingly of the full mains voltage before the Mains conductor can be switched off. That is why disadvantageous because a short-term current through flow with full mains voltage and full mains current is very uncomfortable; if the current flow at a time point comes at which the heartbeat reaches a certain phase passes through, can nevertheless affect the heart beat and in special cases is a heart not to avoid ventricular fibrillation.

Aufgabe der Erfindung ist es, das Verfahren der eingangs genannten Art zu verbessern, das in jedem Fall ein Herz kammerflimmern vermieden werden kann.The object of the invention is the method of the beginning to improve the type mentioned, which in any case is a heart Ventricular fibrillation can be avoided.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1. Die Klein spannung beträgt dabei maximal ca. 50 V.This object is achieved by the characterizing features of claim 1. The small The maximum voltage is approx. 50 V.

Im Gegensatz zu dem Verfahren nach dem Hauptpatent ... (Patentanmeldung P 37 28 906.3), bei der der menschliche Körper wenn auch kurzzeitig von der vollen Netzspannung beaufschlagt wird, steht an den Netzleitern, beispiels weise an einer Steckdose, lediglich eine Kleinspannung von maximal 50 V dauernd an. Wenn nun ein Verbraucher in die Steckdose eingeführt und der Verbraucher angeschal tet wird, dann fließt über den Verbraucher zunächst ein durch die Spannung von 50 V erzwungener Strom, und wenn der dabei gemessene Wert außerhalb des durch die beiden Schwellwerte begrenzten Bereiches mindestens aber ober halb des oberen Schwellwertes, oberhalb dessen ein Strom als nicht durch den menschlichen Körper bestimmt anzuse hen ist, liegt, dann wird die volle Netzspannung bzw. der volle Strom zugeschaltet. Wenn detektiert wird, daß ein Strom fließt, der mindestens unterhalb des Schwell wertes liegt, dann wird die volle Netz-Betriebsspannung nicht zugeschaltet und eine Gefährdung des Menschen ver mieden. In contrast to the procedure under the main patent ... (Patent application P 37 28 906.3), in which the human Body, albeit briefly, from the full mains voltage is applied to the network conductors, for example wise at a socket, just a low voltage continuously from a maximum of 50 V. Now if a consumer is in the socket inserted and the consumer scarfed is then flows in through the consumer current forced by the voltage of 50 V, and if the value measured outside of that by the two Threshold values of limited range at least above half of the upper threshold, above which a current as not to be determined by the human body hen, then the full mains voltage or the full current switched on. If it is detected that a current flows that is at least below the threshold value, then the full mains operating voltage not switched on and a danger to human ver avoided.

Das Herabsetzen der Netzspannung erfolgt beispielsweise über einen geeigneten Spannungsteiler oder einen Trans formator, und beim Zuschalten einer Last wird die volle Netzspamnung dadurch zugeschaltet, daß der Spannungstei ler oder der Transformator mittels beispielsweise eines Kleinrelais überbrückt wird.The mains voltage is reduced, for example via a suitable voltage divider or a trans formator, and when a load is switched on, the full Mains voltage switched on by the voltage part ler or the transformer by means of, for example, a Small relay is bridged.

Die Kontakte des Kleinrelais, also die Überbrückung wird dann wieder abgeschaltet, wenn kein Strom mehr fließt, d.h. entweder wenn der Verbraucher abgeschaltet ist oder wenn der Netzstecker aus der Steckdose herausgezogen wird.The contacts of the small relay, that is, the bypass then switched off again when no more current flows, i.e. either when the consumer is switched off or when the power plug is pulled out of the socket becomes.

Anhand der Zeichnung, in der zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt sind, sollen die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesse rungen und weitere Vorteile näher erläutert und be schrieben werden. Es zeigen:Using the drawing, in the two embodiments of the invention are intended to be the invention as well as further advantageous refinements and improvements and further advantages explained and be be written. Show it:

Fig. 1 und 2 je eine Schaltungsanordnung zur Durch führung des Verfahrens. Fig. 1 and 2 depending on a circuit configuration for the implementing of the method.

Bei der Schaltungsanordnung gemäß Fig. 1 sind mit den Bezugsziffern 10 und 11 zwei Steckdosenbuchsen bezeich net, wobei die Steckdosenbuchse 10 dem Phasenleiter R und die Steckdosenbuchse 11 dem Rückleiter Mp zugeordnet ist. An die Steckdosenbuchse 10 schließt ein Leiterab schnitt 12 an, und an der Steckdosenbuchse 11 ein Lei terabschnitt 13. In einem Verzweigungspunkt 14 des Lei terabschnittes 12 schließt ein Leitungsabschnitt 15 an, in dem sich ein Schalter 16 und ein Widerstand 17 befin den. Der Schalter 16 besitzt eine Eingangsklemme 17, eine erste Ausgangsklemme 18 und eine zweite Ausgangs klemme 19 (s. weiter unten), und mit der Eingangsklemme 17 ist ein Umschaltkontakthebel 21 angeschlossen, der einmal mit der ersten Ausgangsklemme 19 und zum anderen mit der zweiten Ausgangsklemme 20 in Verbindung bringbar ist. In der gezeichneten Stellung schließt der Schalter 16 einen Leitungsweg von der Steckdosenbuchse 10 bis zu dem Leiterabschnitt 13.In the circuit arrangement according to FIG. 1, two socket outlets are designated by the reference numerals 10 and 11 , the socket 10 being assigned to the phase conductor R and the socket 11 being assigned to the return conductor Mp . At the socket 10 , a wire section 12 connects, and at the socket 11 a Lei terabschnitt 13th At a branch point 14 of the Lei terabschnittes 12 connects a line section 15 , in which a switch 16 and a resistor 17 are the. The switch 16 has an input terminal 17 , a first output terminal 18 and a second output terminal 19 (see below), and with the input terminal 17 , a changeover contact lever 21 is connected, one with the first output terminal 19 and the other with the second output terminal 20 is connectable. In the position shown, the switch 16 closes a line path from the socket 10 to the conductor section 13 .

Am Verzweigungspunkt 14 schließt ein weiterer Leitungs abschnitt 22 an, der einen Widerstand 23 und die Primär wicklung 25 eines als Stromwandler ausgebildeten Strom sensors 24 enthält. Ein an der zweiten Ausgangsklemme 20 des Schalters 16 anschließender Leitungszug 26 ist an einem Verzweigungspunkt 27 in dem Leitungsabschnitt 22 zwischen dem Widerstand 23 und dem Stromsensor 24 ange schlossen. Die Sekundärwicklung 28 des Stromsensors 24 ist mit einer Auswerteeinrichtung 29 verbunden, die über eine Wirkungslinie 30 auf den Umschalthebel 21 des Schalters 16 einwirkt. Diese Auswerteeinrichtung 29, die die in dem Stromsensor 24 gemessenen Signale erfaßt und auswertet, ist in dem Hauptpatent ... (Patentanmeldung P 37 28 906.3) beschrieben.At the branch point 14 , another line section 22 connects, which contains a resistor 23 and the primary winding 25 of a current sensor 24 designed as a current transformer. A connecting to the second output terminal 20 of the switch 16 line 26 is at a branch point 27 in the line section 22 between the resistor 23 and the current sensor 24 is connected. The secondary winding 28 of the current sensor 24 is connected to an evaluation device 29 , which acts on the switch lever 21 of the switch 16 via an action line 30 . This evaluation device 29 , which detects and evaluates the signals measured in the current sensor 24 , is described in the main patent ... (patent application P 37 28 906.3).

Die Schaltungsanordnung, wie sie in Fig. 1 dargestellt ist, bei der also der Umschalthebel 21 die Eingangsklem me 18 des Schalters mit der ersten Ausgangsklemme 19 verbindet, ist die Stellung, die zur Erzeugung einer Kleinspannung dient. Dabei wirken die beiden Widerstände 17 und 23 als Spannungsteiler und beide sind so bemes sen, daß zwischen den Buchsen 10 und 11 eine Kleinspan nung von beispielsweise 50 V ansteht. The circuit arrangement, as shown in Fig. 1, in which the switch lever 21 connects the input terminal 18 of the switch to the first output terminal 19 is the position which is used to generate a low voltage. The two resistors 17 and 23 act as voltage dividers and both are dimensioned so that a voltage of, for example, 50 V is present between the sockets 10 and 11 .

Wenn nun beim Anschalten einer Last an den beiden Steck dosenbuchsen 10 und 11 ein Strom fließt, dessen Wert von der Auswerteeinheit 29 als außerhalb eines von zwei Schwellwerten begrenzten Bereiches detektiert wird, wird der Umschalthebel 21 auf die zweite Ausgangsklemme 20 umgeschaltet, und damit kann der Strom über den Lei tungsabschnitt 12, den Leitungsabschnitt 26 und den Lei tungsabschnitt 22 fließen. Damit steht an den beiden Steckbuchsen 10 und 11 die volle Netzspannung bzw. der volle Netzstrom an. Wenn der Verbraucher wieder abge schaltet wird, dann schaltet sich aufgrund des Strom flusses I=0 im Stromsensor 24 der Umschalthebel 21 aus der Stellung, in der er mit der zweiten Ausgangsklemme 20 in Verbindung steht, in die in Fig. 1 gezeichnete Stellung um.If a current now flows when switching on a load at the two sockets 10 and 11 , the value of which is detected by the evaluation unit 29 as being outside of a range limited by two threshold values, the switch lever 21 is switched to the second output terminal 20 , and thus the Current over the Lei line section 12 , the line section 26 and the Lei line section 22 flow. The full mains voltage or the full mains current is thus present at the two sockets 10 and 11 . If the consumer is switched off again, then the switch lever 21 switches from the position in which it is connected to the second output terminal 20 to the position shown in FIG. 1 due to the current flow I = 0 in the current sensor 24 .

Wenn der durch den Stromsensor 24 gemessene Strom unter halb eines bestimmten Wertes liegt, dann bleibt der Um schalthebel 21 in der in der Fig. 1 gezeigten Stellung, weil dann die Auswerteeinrichtung 29 davon ausgeht, daß ein Mensch in den Strompfad eingeschaltet worden ist.If the current measured by the current sensor 24 is below half a certain value, then the switch lever 21 remains in the position shown in FIG. 1, because then the evaluation device 29 assumes that a person has been switched on in the current path.

Geräte, die im Widerstandsbereich des menschlichen Kör pers liegen, benötigen dabei auch eine Zusatzbeschaltung zur Bildung eines Stromimpulses, da sonst die volle Netzspannung nicht zugeschaltet wird. Ein unterer Schwellenwert, wie er in dem o.g. Hauptpatent angegeben ist, muß entfallen, da dieser nicht den mindestens flie ßenden Strom angibt, sondern die Gefahrengrenze.Devices operating in the resistance range of the human body pers lie, also require additional wiring to form a current pulse, otherwise the full Mains voltage is not switched on. A lower one Threshold as it is in the above Main patent specified must be dropped, since this does not flow at least Eating current indicates, but the limit of danger.

Falls Verbraucher betrieben werden sollen, deren Strom aufnahme so gering ist, daß sie kaum meßbar ist, wird ebenfalls eine Zusatzbeschaltung benötigt, die den Min deststrom einstellt. If consumers are to be operated, their electricity absorption is so low that it is hardly measurable also requires an additional circuit that the min sets minimum current.

Bei der Ausgestaltung gem. Fig. 2 wird anstelle eines Spannungsteilers ein Transformator vorgesehen. An der Steckdosenbuchse 10 schließt ein Leitungsabschnitt 32 an, in dem sich ein erster Schalter 33, die Primärwick lung 34 eines Transformators 35 sowie ein zweiter Schal ter 36 befindet; dieser Leitungsabschnitt 32 schließt dann an die Steckdosenbuchse 11 an.In the design according to Fig. 2, a transformer is provided instead of a voltage divider. At the socket 10 , a line section 32 connects in which there is a first switch 33 , the primary winding 34 of a transformer 35 and a second switch ter 36 ; this line section 32 then connects to the socket 11 .

Die Sekundärwicklung 37 des Transformators 35 befindet sich in einem Leitungsabschnitt 38, der an einer An schlußklemme 39 anschließt und in dem sich ein dritter Schalter 40 sowie die Primärwicklung 41 eines Stromsen sors 42 befindet und die an eine zweite Anschlußklemme 43 anschließt. Alle drei Schalter sind Umschalter und besitzen einen Umschalthebel 44, eine Eingangsklemme 45, eine erste Ausgangsklemme 46 und eine zweite Aus gangsklemme 47. An der zweiten Ausgangsklemme 47 des zweiten Schalters 36 schließt ein Leitungsabschnitt 48 an, der am Leitungsabschnitt 38 zwischen dem Transforma tor 35 und der Anschlußklemme 39 angeschlossen ist. An der zweiten Ausgangsklemme 47 schließt ein Leitungsab schnitt 49 an, der an den Leitungsabschnitt 38 zwischen dem Schalter 40 und dem Sensor 42 anschließt. Die zweite Ausgangsklemme des Schalters 40 ist leer.The secondary winding 37 of the transformer 35 is located in a line section 38 which connects to a terminal 39 and in which there is a third switch 40 and the primary winding 41 of a current sensor 42 and which connects to a second terminal 43 . All three switches are changeover switches and have a changeover lever 44 , an input terminal 45 , a first output terminal 46 and a second output terminal 47 . At the second output terminal 47 of the second switch 36 , a line section 48 connects to the line section 38 between the transformer 35 and the terminal 39 is connected. At the second output terminal 47 , a line section 49 connects, which connects to the line section 38 between the switch 40 and the sensor 42 . The second output terminal of switch 40 is empty.

Wenn sich der Umschalthebel 44 aller Schalter in der in Fig. 2 dargestellten Stellung befindet, dann verbindet er die Eingangsklemmen der Schalter mit ihren zugehöri gen ersten Ausgangsklemmen; dadurch wird der Leitungszug 32 geschlossen, ebenso wie der Leitungszug 38. Das heißt, daß zwischen den beiden Ausgangsklemmen 46 der Schalter 33 und 36 sich die Primärwicklung 34 des Transformators 35 befindet, und daß an der Eingangsklemme 45 des Schalters 40 der Leitungszug mit dem Sensor 42 anschließt. If the switch lever 44 of all the switches is in the position shown in FIG. 2, then it connects the input terminals of the switches to their associated first output terminals; this closes the line 32 , as does the line 38 . This means that the primary winding 34 of the transformer 35 is located between the two output terminals 46 of the switches 33 and 36 , and that the cable with the sensor 42 connects to the input terminal 45 of the switch 40 .

Die Sekundärwicklung 50 des Stromsensors 42 ist mit ei ner Auswerteeinrichtung 51 verbunden.The secondary winding 50 of the current sensor 42 is connected to an evaluation device 51 .

Mittels des Transformators 35 wird die an den Anschluß klemmen 43 und 39 anstehende volle Netzspannung auf eine Kleinspannung von 50 V heruntertransformiert, so daß an den beiden Buchsen 10 und 11 die Kleinspannung ansteht, sofern die Schalter in der in Fig. 2 dargestellten Stel lung stehen. Im Gegensatz zu der Anordnung nach der Fig. 1 ist bei der Anordnung nach Fig. 2 eine galvanische Trennung zwischen den Anschlußklemmen 39 und 43 und den Steckdosenbuchsen 10 und 11 dann erzeugt, wenn die Schalter die in der Fig. 2 gezeichnete Stellung einneh men.By means of the transformer 35 , the terminals at the terminals 43 and 39 pending full mains voltage is transformed down to a low voltage of 50 V, so that the low voltage is present at the two sockets 10 and 11 , provided that the switches are in the position shown in FIG . In contrast to the arrangement according to FIG. 1, a galvanic separation between the terminals 39 and 43 and the socket outlets 10 and 11 is then generated in the arrangement according to FIG. 2 when the switches assume the position shown in FIG. 2.

Die Wirkungsweise der Schaltungsanordnung nach Fig. 2 ist ähnlich derjenigen nach Fig. 1. Wenn der Stromsensor 42 einen Strom mißt, der oberhalb eines bestimmten Schwellenwertes liegt, dann werden die Schalter 33, 36 und 40 von der Auswerteeinrichtung 51 entsprechend der Wirkungslinie 52 umgeschaltet, so daß die Eingangsklem me 45 der Schalter durch den Umschalthebel 44 mit den zweiten Ausgangsklemmen 47 verbunden sind. Dadurch wird eine galvanische Verbindung zwischen der Steckdosenbuch se 10 und der Anschlußklemme 43 über den Leiterabschnitt 49 bewirkt, und eine galvanische Verbindung zwischen der Streckdosenbuchse 11 und der Anschlußklemme 39 über den Leitungsabschnitt 48.The operation of the circuit arrangement according to FIG. 2 is similar to that according to FIG. 1. If the current sensor 42 measures a current which is above a certain threshold value, the switches 33 , 36 and 40 are switched over by the evaluation device 51 in accordance with the action line 52 , so that the input terminal 45 of the switch are connected by the switch lever 44 to the second output terminals 47 . This causes a galvanic connection between the socket 10 and the terminal 43 via the conductor section 49 , and a galvanic connection between the socket 11 and the terminal 39 via the line section 48th

Wenn der von dem Stromsensor 42 gemessene Strom unter halb dieses Wertes liegt, dann geht die Auswerteeinrich tung davon aus, daß zwischen die Steckdosenbuchsen 10 und 11 ein Mensch eingeschaltet ist, und die Schaltungs anordnung bleibt in der in Fig. 2 dargestellten Stellung. If the current measured by the current sensor 42 is below half of this value, then the Auswerteeinrich device assumes that a person is turned on between the socket sockets 10 and 11 , and the circuit arrangement remains in the position shown in Fig. 2.

Auch hier gilt, daß Geräte, die im Widerstandsbereich des menschlichen Körpers liegen, eine Zusatzbeschaltung benötigen, mit der ein Stromimpuls gebildet wird, da ansonsten die volle Netzspannung nicht zugeschaltet wird. Falls Verbraucher betrieben werden, deren Strom aufnahme so gering ist, daß sie kaum meßbar ist, wird ebenfalls eine Zusatzbeschaltung benötigt, die den Min deststrom einstellt. Die Zusatzbeschaltungen sind selbstverständlich in die Geräte einzubauen.Again, devices that are in the resistance range of the human body, an additional circuit with which a current pulse is formed, because otherwise the full mains voltage is not switched on becomes. If consumers are operated, their electricity absorption is so low that it is hardly measurable also requires an additional circuit that the min sets minimum current. The additional circuits are of course to be built into the devices.

Claims

1. A method for detecting a between a phase and a return conductor over the human body by flowing current, wherein the output signal is detected by a current sensor located in one of the network conductors, in particular according to patent application P 37 28 906.3, characterized in that at the network conductors a safe low voltage is pending for the human body and that the normal network operating voltage is switched on at a measured value above an upper threshold value.

2. The method according to claim 1, characterized in net that the low voltage is a maximum of 50 V.

3. Circuit arrangement for carrying out the method according to one of claims 1 and 2, characterized in that a voltage divider formed from two resistors ( 17 , 23 ) is provided for generating the extra-low voltage that a switch between the resistors ( 17 , 23 ) ( 16 ) it is provided that one opposed ( 17 ) of the voltage divider is in a line section ( 12 ) which connects two socket sockets ( 10 , 11 ), whereas the other resistor of the voltage divider in a cable with a current sensor ( 24 ) lies, and that the switch ( 16 ) has a second output terminal ( 20 ), to which the other opponent ( 23 ) bridging cable ( 26 ) connects.

4. Circuit arrangement for carrying out the procedural method according to one of claims 1 and 2, characterized in that the secondary winding ( 34 ) of a transformer ( 35 ) is located between socket outlets, the primary winding ( 37 ) of which is connected to terminals ( 43 ) That a third switch ( 40 ) and a current sensor ( 42 ) are in the line section associated with the primary winding and that the secondary winding ( 34 ) of the transformer ( 35 ) is assigned a first and a second switch ( 33 , 36 ) with two output terminals each are in a first position, in which the switch contact levers of the switches ( 33 , 36 ) are connected to the first output terminal ( 46 ), the cable with the secondary winding ( 34 ) as well as the cable in which the primary winding of the transformer ( be 35) takes place, are closed, whereas in the second Stel averaging the sockets (10, 11) with the terminals (43, 39) berbrückungsleitungsabschnitte (48, 49) are electrically connected and the transformer from the thus-formed line trains is herausgeschal tet.

5. Circuit arrangement according to one of claims 3 or 4, characterized in that the current sensor ( 24 , 42 ) is connected to an evaluation device ( 29 , 51 ) on the one or more switches ( 16 , 33 , 36 , 40 ) acts and is dimensioned so that it opens at a current measurement value below a certain value (up to I = 0) the cables between the socket sockets ( 10 , 11 ) and the terminals ( 22 , 13 and 43 , 39 ).