ES2344630T3 - Enchufe electrico de seguridad con circuito logico de control. - Google Patents

Abstract

Enchufe eléctrico hembra de seguridad, que tiene aberturas de contacto por fricción (74, 75) para aceptar clavijas (32, 34) no conectadas a tierra de un enchufe macho (30) para proporcionar corriente eléctrica a un aparato eléctrico que tiene además un interruptor controlado eléctricamente (40) y circuitos inteligentes (100) para controlar el flujo de potencia recibido desde una fuente de potencia con intermedio del interruptor controlado eléctricamente hacia el enchufe hembra de seguridad (15) y, como mínimo, un sensor para determinar la inserción completa y apropiada del enchufe macho (30) del enchufe (15), estando dispuesto, como mínimo, un sensor a efectos de recibir emisiones desde una fuente de potencia después de pasar solamente a través de la abertura de contacto por fricción asociada, caracterizado porque el circuito inteligente comprende una fuente de radiación dispuesta entre las aberturas de contacto por fricción y caracterizado además porque, como mínimo, un sensor para controlar la inserción apropiada y completa del enchufe macho (30) está constituido por dos sensores (66, 68), dos canales que conectan la fuente de radiación a las respectivas aberturas de contacto por fricción (74, 75), estando dispuestos los dos sensores (66, 68) en el enchufe hem-bra en las proximidades de las respectivas aberturas de contacto por fricción opuestas a sus canales asociados (62, 64).

Description

Enchufe eléctrico de seguridad con circuito lógico de control.

Esta solicitud reivindica los beneficios de US nº de serie 09/767.067, presentada en 22 de enero de 2001, que se incorpora a título de referencia.

Antecedentes de la invención 1. Campo de la invención

La presente invención se refiere a un enchufe eléctrico de seguridad que tiene aberturas de contacto por fricción (74, 75) para aceptar clavijas (32, 34) no conectadas a tierra de un enchufe macho para proporcionar corriente eléctrica a un aparato eléctrico y asimismo se refiere a un procedimiento para el funcionamiento del enchufe eléctrico hembra de seguridad.

El enchufe eléctrico hembra de seguridad descrito en lo anterior es conocido por el documento US-A-5708551 que da a conocer un dispositivo de distribución eléctrica capaz de detectar la presencia de un enchufe. De acuerdo con una primera realización mostrada en la figura 2, el fotodiodo (11) queda dispuesto en las proximidades de un receptáculo, mientras que un receptor óptico queda dispuesto en las proximidades del otro receptáculo no conectado a tierra. Por lo tanto, si se inserta un objeto metálico en el receptáculo que tiene corriente del enchufe hembra, el circuito se cerrará y se suministrará corriente al enchufe, provocando una descarga eléctrica. Otra realización mostrada en la figura 5 da a conocer un sensor reflectante de infrarrojos dispuesto en las proximidades de un receptáculo único, preferentemente un receptáculo neutro. Si se inserta un enchufe macho en el enchufe hembra y la clavija neutra es insertada en el receptáculo neutro, el elemento transmisor de luz del sensor emite rayos infrarrojos para requerir la clavija. Los rayos reflejados por la clavija son detectados por el elemento receptor de luz reflejada del sensor. El método de luz reflejada es propenso a errores si la luz del sol se refleja de manera inadvertida en el enchufe hembra cerrando, por lo tanto, el circuito.

2. Descripción de la técnica anterior

Todos los años, miles de personas mueren o sufren heridas por accidentes o incendios provocados por dispositivos o aparatos eléctricos defectuosos que provocan descargas eléctricas. Se han ideado múltiples dispositivos de protección para proteger a niños contra el acceso accidental a un enchufe hembra que podría provocar heridas debido a descarga eléctrica. Los aparatos eléctricos modernos más propensos a provocar accidentes están dotados de protección contra fallos mediante conexión a tierra.

Estos interruptores de circuitos conectados a tierra interrumpen el suministro eléctrico hasta que el circuito eléctrico recupera su situación normal, por ejemplo, reponiendo manualmente un seccionador electro-mecánico. Algunos circuitos se activan automáticamente cuando se reanuda el suministro normal de corriente. De manera conveniente, estos interruptores de circuitos conectados a tierra están cableados, por ejemplo, de manera directa a la herramienta, dispositivo o aparato o están moldeados en el cable destinado a línea de conducción para la herramienta u otro dispositivo. Los interruptores conectados a tierra están diseñados para detectar pequeños desequilibrios en un circuito por las fugas de corriente a tierra.

Los enchufes hembra eléctricos habituales de tipo incorporado, aplicables tanto en el ámbito doméstico como industrial, pueden estar dotados también de un interruptor de circuito de fallo conectado a tierra, es decir, un GFCI. Estos dispositivos GFCI proporcionan una función de prueba y de reposición, funcionando ambas conjuntamente, de manera que un GFCI que se ha disparado no puede ser reactivado si el circuito del GFCI no proporciona ya protección contra fallos de conexión a tierra. El botón de pruebas puede ser accionado todavía en el caso de estado neutro abierto, aunque el circuito GFCI ya no recibe corriente. Una característica de inversión de carga incorporada en la línea de conducción previene también la reposición del GFCI si la carga y las condiciones se han invertido por error. La superficie o cara del receptáculo del GFCI tendrá corriente, pero no se suministrará corriente a dispositivos situados más abajo, indicando inversión de carga.

Un sistema inteligente de interrupción de circuito se da a conocer, por ejemplo, en el documento US 6.111.733, en el que un circuito inteligente está conectado eléctricamente entre una fuente de corriente alterna (CA) y una carga para la interrupción del paso de la corriente alterna desde la fuente de procedencia a la carga cuando se detecta un estado de interrupción. Un interruptor de circuito conectado eléctricamente a terminales de fase y neutro de la fuente de corriente alterna define la condición de interrupción. Un interruptor renovador con una bobina relevadora y contactos de fase y neutro queda incluido de manera tal que los extremos de línea y de carga del contacto de fase están conectados eléctricamente, respectivamente, entre la abertura de fase del lado de carga del dispositivo interruptor y un terminal de fase de la carga. Los extremos de la conducción y de la carga del contacto neutro están conectados eléctricamente, respectivamente entre la abertura neutra de interrupción y un terminal neutro de la carga. La bobina del relevador está acoplada eléctricamente entre los lados de carga de dichos contactos de fase y neutro para controlar los contactos como respuesta a la señal de interrupción. Un detector de contactos abiertos de fallos de cableado (OCMD) está conectado eléctricamente a uno de los contactos de fase y neutro para detectar un estado de error de cableado cuando los contactos se encuentran en estado abierto y un detector de error de cableado de contacto cerrado (CCMD) está conectado eléctricamente al OCMD y a uno de los contactos de neutro y de fase para detectar un estado de error de cableado cuando los contactos se encuentran en situación de cierre. Un generador de señal de temporización genera señales de temporización del sistema. Un circuito de prueba acoplado eléctricamente al interruptor y el generador de señal de temporización comprueban la operabilidad de los medios de interrupción. Un circuito de alarma es sensible eléctricamente al circuito de pruebas, al generador de señal de temporización, al OCMD y al CCMD para comunicar un estado de fallo de cableado de contacto abierto, un estado de fallo de cableado de contacto cerrado, un estado de fallo operativo y la necesidad de un estado de prueba externo. Un suministro de corriente está conectado eléctricamente entre los extremos de carga de los contactos de fase y neutro y el generador de señal de temporización.

Por lo tanto, existe una necesidad continua de un enchufe eléctrico hembra que tenga características de seguridad adicionales para conseguir protección contra peligros relacionados con los enchufes hembra normales, tales como peligros de incendio debido a sobrecalentamiento, inserción de objetos impropios en el enchufe y sobrecarga de corriente. Además existe la necesidad de conseguir un enchufe hembra capaz de detectar si existe la presencia de una carga.

Características de la invención

Es un objetivo de la presente invención dar a conocer un enchufe hembra conectado a un circuito inteligente transformando el enchufe hembra en un dispositivo controlado de forma lógica, de acuerdo con la reivindicación 1 y el procedimiento de funcionamiento de la reivindicación 12. El circuito inteligente está montado dentro o a lo largo de una caja de enchufe hembra de tipo homologado o normalizado, de manera que el propio enchufe hembra puede ser instalado de igual o similar manera que cualquier enchufe hembra instalado. El enchufe hembra con un circuito inteligente es preferentemente una caja de enchufe hembra de montaje en la pared, simple o doble y crea de esta manera un "enchufe hembra inteligente". Por lo tanto, se mantienen las funciones normales de la industria relativas a un enchufe hembra. El enchufe inteligente no altera el funcionamiento normal de ningún aparato o dispositivo y no cambia ni modifica el flujo eléctrico normal o cualquiera de sus características. Funciona a voltaje, amperaje y frecuencia nominales, por ejemplo, 120 V en corriente alterna y 10 amperios para utilización doméstica o a 240 V corriente alterna, 15 amperios para utilización comercial a 50 o 60 Hz. El enchufe inteligente de la presente invención permite el funcionamiento normal de cualquier dispositivo o aparato enchufado directamente en el mismo o con intermedio de un cable de prolongación. Puede ser utilizado con cualquier unidad de control normal marcha/paro o de tipo remoto o cualquier otro dispositivo de conmutación.

De modo general, los suministros de corriente desde hogares domésticos o industriales suministran potencia tan pronto como el dispositivo o aparato es enchufado o se tiene siempre suministro eléctrico disponible de manera ininterrumpida en el enchufe hembra, cable de corriente o de prolongación y aparato o dispositivo, excepto en el caso de una interrupción dentro o en este dispositivo, no obstante, de manera general, todos los dispositivos y aparatos siguen total o parcialmente alimentados de corriente, en particular mediante cables de corriente y de extensión. Cuando se utiliza un enchufe hembra inteligente y se inserta un enchufe eléctrico macho de un dispositivo o aparto eléctrico, el dispositivo es inicialmente desconectado en todos los casos. El circuito lógico detectará este estado y la corriente permanecerá desconectada, es decir, el enchufe hembra macho no proporcionará corriente eléctrica al dispositivo o aparato. Solamente cuando se conecta el interruptor de corriente del dispositivo o aparato y el circuito es completado eléctricamente, puede el dispositivo o aparato recibir corriente y funcionar. Por lo tanto, si se desenrosca una bombilla de una lámpara mientras la lámpara está conectada, se podrían tocar los contactos dentro del alojamiento y no experimentar una descarga eléctrica. El enchufe hembra inteligente está diseñado de manera tal que desconecta la corriente cuando el circuito es interrumpido (por ejemplo, la bombilla es desenroscada o se ha fundido). La corriente permanecerá desconectada hasta que el circuito eléctrico es reestablecido y el dispositivo o aparato eléctrico es conectado nuevamente.

Por lo tanto, solamente un dispositivo o aparato eléctrico que funcione de manera apropiada pueden ser alimentados de corriente con el dispositivo de la presente invención. Si el circuito eléctrico está interrumpido o sobrecargado, se detecta fallo y el circuito lógico del enchufe hembra inteligente desconecta la corriente hacia el dispositivo o aparato conectado.

El enchufe hembra inteligente está diseñado para controlar de manera continua cualquiera o la totalidad de las funciones previstas, tal como el control de la inserción apropiada y completa del enchufe macho, presencia de carga, carga de corriente en el enchufe hembra y detectar la temperatura del enchufe.

De acuerdo con ello, es un objetivo importante de la presente invención controlar si las clavijas del enchufe macho han sido insertadas en un área completa y correcta dentro de las aberturas en forma de ranura del enchufe hembra antes de que éste suministre corriente. Este aspecto es de particular importancia para mejorar la seguridad frente a niños, porque se sabe que los niños se ven atraídos introducir múltiples tipos de objetos extraños, tales como pinzas, clavos metálicos o agujas que les pueden provocar graves heridas. Por lo tanto, el enchufe hembra inteligente controla la posibilidad de aceptación de un enchufe macho apropiadamente insertado a fondo (completamente) con clavijas aceptables estándar en buenas condiciones mecánicas.

En una realización se prevé utilizar una fuente de radiación, tal como una fuente de luz, por ejemplo, un LED, que está dispuesto dentro del conjunto de alojamiento y dotado de medios de conducción de luz. Por ejemplo, el canal conductor de luz puede extenderse a través del enchufe hembra perpendicularmente a las aberturas en forma de ranura para las clavijas para contactos del enchufe hembra. En cada extremo del canal conductor de luz está dispuesto un fotosensor. Los fotosensores pueden ser fotocélulas de sulfuro de cadmio, fotodiodos o fototransistores. Cuando las clavijas del enchufe macho están completamente insertadas en las aberturas en forma de ranura del alojamiento, las clavijas interrumpen el flujo de radiación en los canales de conducción de radiación y la iluminación de los fotosensores se interrumpe. Los fotosensores están conectados a un circuito lógico que controla la corriente eléctrica al enchufe hembra. Si bien la radiación, o de manera específica la luz emitida desde la fuente de radiación, los diodos, choca sobre los fotosensores, no se facilita corriente a los contactos del enchufe hembra. Preferentemente, los circuitos comprenden medios lógicos, tales como una puerta "AND" y/o software apropiado en un microcontrolador para detectar que ambos fotosensores están simultáneamente bloqueados sustancialmente contra la luz o no iluminados, lo que indica una inserción correcta. Esto asegura que ambas clavijas están completamente insertadas en los contactos del enchufe hembra. Cuando ambos fotosensores están simultáneamente bloqueados, el software permitirá que un relevador en el circuito se cierre. La corriente eléctrica puede alcanzar solamente los contactos del enchufe hembra cuando el relevador está cerrado. Por lo tanto, una clavija rota o un solo alambre, pinza u otro objeto no válido no provocará la aplicación de potencia eléctrica al enchufe hembra.

Se puede observar fácilmente que la invención prevé también la utilización de una fuente de radiación de un LED de luz no visible, es decir, radiación ultravioleta.

Otro objetivo de la presente invención consiste en dar a conocer un sensor de sobrecarga de corriente. Esta característica está dirigida a los problemas de sobrecarga de enchufes hembra con demasiados aparatos o dispositivos, lo que provoca el sobrecalentamiento y su potencial incendio. La corriente de carga es medida por la caída de voltaje en una resistencia dispuesta en la corriente eléctrica. Esta caída de voltaje es amplificada por un bloque de ganancia, típicamente un "op amp", es integrado por una red y a continuación es comprobada en cuanto a magnitud por un comparador. Si existe sobrecarga de corriente, la salida del comparador tendrá un valor alto señalando este evento al microcontrolador. Éste utilizará una rutina de software para desconectar un relevador, eliminando de esta manera la línea de voltaje de la conducción eléctrica con respecto al alojamiento del enchufe. Una luz indicadora será conectada en este momento, tal como un LED rojo, mostrando que se ha producido sobrecarga.

Otro aspecto de la invención consiste en prever la detección de la presencia de carga y carga de corriente en el enchufe hembra. La supervisión de la presencia de carga hace posible permitir solamente que exista corriente cuando una carga está extrayendo una cantidad mínima determinada de corriente eléctrica. Es decir, un dispositivo o aparato que es desconectado no absorberá corriente y, por lo tanto, no se aplicará voltaje. Esto eliminará también una causa importante de descargas eléctricas. La invención hace posible detectar incluso una carga muy pequeña, tal como la carga de un reloj eléctrico que consume solamente unos pocos miliamperios. Esta característica es asimismo especialmente importante como característica de seguridad para niños, porque, tal como se ha explicado anteriormente en relación con la supervisión de inserción adecuada de un enchufe macho, un niño podría insertar un enchufe macho apropiado que tuviera cables descubiertos o sueltos en el enchufe macho, es decir, que el enchufe no está acoplado a ningún dispositivo. En este caso, los circuitos no permitirán la salida de corriente eléctrica del enchufe hembra y, por lo tanto, el enchufe macho no estará bajo corriente.

Además, la invención da a conocer la supervisión de la temperatura en el enchufe hembra. Se observan los cambios de temperatura. Si la temperatura se desvía o supera una temperatura operativa segura, no se facilita potencia al enchufe hembra. Esta característica por sí misma elimina una de las causas más importantes de los fuegos eléctricos, dado que el sobrecalentamiento de los enchufes hembra es una de las causas principales del peligro de incendio. El sobrecalentamiento es provocado frecuentemente por un enchufe hembra defectuoso, es decir, un enchufe que está dañado físicamente, oxidado o corroído. El óxido, corrosión o suciedad en las clavijas del enchufe macho provocan una elevada resistencia eléctrica entre las clavijas del enchufe y los contactos del enchufe hembra. Esta alta resistencia provoca una pérdida de potencia y eleva la temperatura de la estructura del enchufe hembra. Al final se puede alcanzar la temperatura de combustión del material de la pared o del aislamiento del cableado produciéndose un incendio. A efectos de impedir excesos de calentamiento, la presente invención da a conocer un dispositivo de detección de la temperatura que interrumpe el suministro de corriente al dispositivo o aparato si la temperatura detectada sube por encima de una temperatura determinada. Una buena práctica eléctrica determina que la temperatura de la salida no debe subir de unos 70ºC hasta 80ºC, dependiendo del código local. No obstante, este umbral puede ser dispuesto para cualquier temperatura exigida de forma normativa o para un funcionamiento seguro.

Una realización para la supervisión de la temperatura del enchufe hembra utiliza un termistor, pero se puede utilizar cualquier otro dispositivo para la detección de la temperatura. El termistor es colocado preferentemente en contacto físico íntimo con el cuerpo de plástico de la estructura del enchufe hembra, de manera que la temperatura del termistor es aproximadamente igual a la temperatura del enchufe hembra. La resistencia eléctrica de un termistor varía inversamente en función de su temperatura. Por medio de circuitos electrónicos bien conocidos, preferentemente un comparador de un disparador Schmitt, se pueden comparar la resistencia eléctrica del termistor y, por lo tanto, su temperatura con una referencia interna precisa.

Solamente cuando cada uno o todos los resultados de supervisión son satisfactorios, el enchufe hembra facilita corriente a los aparatos o dispositivos conectados a dicho enchufe de manera directa o a través de un cable de prolongación. Toda la supervisión se hace de forma continua con independencia del estado del aparato y puede funcionar con casi cualquier tipo de aparato, dispositivo, máquina o motor eléctrico.

También es un objetivo de la invención prever un enchufe hembra conectado a un circuito inteligente, tal como se ha indicado anteriormente, en el que el enchufe hembra proporciona también todas las funciones de un interruptor de fallo conectado a tierra.

Otros objetivos y características de la presente invención quedarán evidentes en la siguiente descripción detallada tomada en consideración conjuntamente con los dibujos adjuntos. Se deberá comprender, no obstante, que los dibujos tienen solamente objetivo ilustrativo y no definen los límites de la invención, sobre los cuales se debe hacer referencia en las reivindicaciones adjuntas.

Breve descripción de los dibujos

En los dibujos, en los que los numerales de referencia iguales indican elementos similares en la totalidad de las vistas:

La figura 1 muestra un diagrama de bloques general de la invención;

La figura 2 muestra un enchufe hembra de pared y un enchufe macho, incluyendo el enchufe hembra un circuito impreso que contiene el circuito lógico, según la invención;

La figura 3 muestra una realización de detección de temperatura y la inserción completa y apropiada de las clavijas;

La figura 4 muestra circuitos de interfaz de línea de corriente;

La figura 5 muestra un circuito de prueba de temperatura;

La figura 6 muestra los circuitos para la comprobación de una inserción apropiada de las clavijas;

La figura 7 muestra los circuitos para la supervisión de la presencia de carga;

La figura 8 muestra circuitos de carga de corriente;

La figura 9 muestra los circuitos que incluyen un microprocesador y luces indicadoras.

Descripción detallada de las realizaciones actualmente preferentes

La figura 1 muestra un diagrama de bloques general de la invención. El enchufe de pared (15) representa un enchufe normal montado en la pared y puede ser un enchufe doble, tal como se ha mostrado en la figura 2. El enchufe puede comprender todas las funciones de un interruptor de fallo conectado a tierra, tal como es conocida en la técnica anterior y que no se describirán de manera más detallada. Asociado físicamente con el enchufe de pared (15), se encuentra un panel (20), por ejemplo, un panel de circuito impreso (PCB) que contiene los circuitos para supervisar, como mínimo, cuatro estados que es necesario que se cumplan para que el enchufe hembra proporcione corriente a cualquier dispositivo o aparato conectado. Las cuatro funciones supervisadas son la inserción apropiada (50) del enchufe macho; supervisión (54) de la presencia de carga y supervisión de carga del momento (56), así como detección de temperatura (52) en el enchufe hembra. Las entradas de señales procedentes de estos cuatro circuitos detectores o de supervisión son analizadas por el microprocesador (100) que a su vez dispara un interruptor controlado eléctricamente (40), tal como un relevador, para proporcionar o no corriente al enchufe hembra (15). Las entradas de señales procedentes de estos cuatro circuitos detectores o de supervisión son analizadas por el microprocesador (100) que a su vez dispara el interruptor controlado eléctricamente, relevador (40), para proporcionar o no corriente eléctrica al enchufe hembra (15). El microprocesador puede tener también un puerto I/O (110) dispositivos de control remoto, tales como ordenadores y dispositivos de control o supervisión en tiempo real, redes o Internet. De acuerdo con ello, el interruptor controlado eléctricamente puede ser accionado desde posición remota, por ejemplo, en el caso de un incendio, no provocado por sobrecalentamiento eléctrico del circuito, pudiendo ser desconectado el enchufe hembra desde un dispositivo en situación remota. Se comprenderá que los datos para control remoto tienen que encontrarse en formato digital.

La figura 2 muestra un enchufe hembra (15) de pared y un enchufe macho hembra (30) con clavijas (32) y (34). El enchufe hembra de pared (15) comprende un panel (20) que contiene el circuito lógico, de acuerdo con la invención, y dos aberturas (16) y (17) de inserción de clavijas para recibir las clavijas (32) y (34) del enchufe macho.

La figura 3 muestra una vista superior del enchufe hembra (15) con una disposición de detección de temperatura y de la inserción completa y apropiada del enchufa macho. El enchufe hembra (15) muestra las aberturas de fricción de contacto (74) y (75) para recibir las clavijas del enchufe macho (30). Por ejemplo, la fuente de radiación (60) está dispuesta de forma sustancialmente central entre las aberturas de contacto por fricción (74) y (75) y emite radiación que es detectada por los sensores (66) y (68). La fuente de radiación (60) puede ser una fuente de luz, tal como un LED y los sensores (66) y (68) pueden ser fotosensores. La luz se desplaza a través de los canales de luz (62) y (64). Los sensores (66) y (68) están situados sobre la pared externa de las aberturas (74) y (75) de contacto por fricción. Las aberturas de contacto por fricción tienen una abertura adyacente a los sensores. Después de una inserción completa y apropiada del enchufe macho, los canales son desbloqueados. Es suficiente disponer solamente un canal de luz entre la fuente de radiación y el sensor, no obstante, es preferible supervisar ambas clavijas en cuanto a su inserción apropiada y completa. Se puede apreciar fácilmente que cuando el enchufe es insertado, el sensor no registra radiación, por lo que el circuito conectado no facilitaría corriente al enchufe hembra. No obstante, cuando las clavijas (32) y (34) bloquean la radiación, una situación que ocurre cuando el enchufe macho está insertado de manera completa y apropiada, la radiación o luz es interrumpida y el sensor no registra radiación o luz. Como consecuencia, los circuitos están diseñados para proporcionar corriente al enchufe hembra. En vez de tener una fuente de luz y canales de luz, también se podría utilizar una fuente de radiación y varillas transmisoras de radiación (62) y (64), tales como varillas de fibra óptica. En este caso, la fuente de radiación puede ser radiación ultravioleta o infrarroja. Esta realización reducirá errores potenciales que pueden tener lugar cuando penetre la luz del sol en las aberturas (16) y (17) de las clavijas, así como en las aberturas (74) y (75). Esta luz del sol puede ser interpretada defectuosamente por los sensores como si fuera luz de la fuente de luz (60). Evidentemente, la fuente de radiación (60) no es necesario que esté conectada constantemente, ya que el circuito puede proporcionar una fuente pulsante o intermitente.

De este modo, en una realización, se dispone una fuente de radiación (60) en el enchufe hembra de pared (15), por ejemplo, en el centro del enchufe hembra (15) y el centro de dos vástagos de radiación (62) y (64) que canalizan la radiación emitida desde la fuente (60) hacia fuera a través de los canales (62) y (64). La fuente de radiación (60) puede ser, por ejemplo, un diodo emisor de luz. La radiación o canales conductores de luz (62) y (64) comunican con la fuente de luz y conducen la luz a los fotosensores (66) y (68). Los fotosensores (66) y (68) están dispuestos en ambos extremos de los canales conductores de luz (64) y (66). Los sensores (66) y (68) pueden ser células fotoeléctricas de sulfuro de cadmio, fotodiodos o fototransistores. Se puede observar fácilmente de la figura 3 que cuando las clavijas (32) y (34) de un enchufe macho están insertadas de modo completo en las aberturas (16) y (17) del enchufe hembra (15), se interrumpe la continuidad de la luz (60) por los canales de conducción (62) y (64) y termina la iluminación de los fotosensores (66) ó (68). Tal como se observa en la figura 6, cada uno de los fotosensores (66) ó (68) está conectado a circuitos que determinan si está iluminado cada uno de los fotosensores. Preferentemente, unos medios lógicos, tales como una puerta "AND" y/o software apropiado en el microcontrolador, quedan dispuestos para asegurar que ambos fotosensores (66) y (68) se encuentran simultáneamente no iluminados antes de detectar una inserción válida de una clavija. Hasta que se cumple esta condición, el software no permitirá que el elevador (40) de la figura 4 se cierre. Esto asegurará que una clavija rota, un alambre o una pinza de papel u otro objeto no válido no permitan la aplicación de potencia eléctrica al enchufe hembra.

Se debe observar que cuando se utilizan los dos sensores preferentes para supervisar la inserción, la información proporcionada por cada sensor es procesada por el microprocesador (100), mostrado en la figura 9, siendo procesada simultáneamente. Además, se observará que se puede utilizar como fuente de radiación un diodo emisor de luz. Se prevén cualesquiera sensores conocidos en esta técnica apropiados para la fuente de radiación, por ejemplo, fotosensores, tales como células fotoeléctricas de sulfuro de cadmio, fotodiodos o fototransistores.

La figura 3 muestra también un sensor de temperatura (41), tal como un termistor. El termistor (41) está dispuesto en el enchufe hembra (15), preferentemente en el centro del enchufe (15), de manera que la temperatura del transistor es igual aproximadamente a la temperatura del enchufe hembra. El sensor de temperatura, por ejemplo, supervisa una temperatura, variando la resistencia eléctrica de un termistor (41) inversamente como función de su temperatura. La figura 5 muestra el circuito de comprobación de temperatura y termistor (41) y nodo de conexión Vdd, un voltaje de alimentación positiva para controlar los circuitos (aproximadamente 5 voltios) y el nodo GP1 como nodo de entrada/salida hacia el microprocesador mostrado en la figura 9. Cuando el voltaje alcanza el punto de disparo de nivel lógico, se pone en marcha una rutina de software que desconectará el relevador (40), mostrado en la figura 1 y en detalle en la figura 4. La desconexión del relevador (40) elimina la corriente eléctrica del enchufe hembra y conecta una luz LED indicadora (102) de manera que el usuario puede ser avisado de cuando el circuito indica un defecto en el circuito detector de temperatura, de manera más probable, cuando la temperatura del enchufe hembra supera su límite determinado. El LED (102) puede ser utilizado también para indicar un ciclo de servicio al encenderse y apagarse con un ritmo elevado.

La figura 4 muestra los circuitos de interfaz de la línea de corriente que muestra los circuitos entre el enchufe de pared (15) y los conductores de corriente (70, 71) y la forma en la que el circuito se relaciona con los otros circuitos de supervisión mostrados en las figuras 5-9. Las líneas de corriente están indicadas con el numeral (70) (activo) y (71) (neutro). Además, muestra los circuitos que conectan el regulador (53), preferentemente un regulador de voltaje de 5 voltios, conectado entre los nodos Vdd y Vss. También indica la utilización de un TR-GATE (PUERTA-TR) como punto de conexión para un punto para un electrodo de control de un triac (preferentemente un tiristor bidireccional). Un relevador (40), mostrado también en la figura 1, proporciona o no corriente al enchufe hembra (15), dependiendo del estado que se ha supervisado para las funciones explicadas.

La figura 6 muestra los circuitos para la comprobación de la inserción apropiada de las clavijas, tal como se ha explicado ya en relación con la figura 3. Tal como se ha mostrado, la fuente de radiación (60) proporciona radiación que es detectada por los sensores (66) y (68). La señal proporcionada es conectada con intermedio de la sección (69) Op amp de un paquete quad op amp al nodo GP4 que está conectado al microprocesador. Un suministro positivo de voltaje para el circuito de control es proporcionado por Vdd; REF1 indica un nodo de voltaje de referencia.

La figura 7 muestra un circuito para supervisar la presencia de carga. El nodo LSNS comunica con la entrada del amplificador (80), cuya salida comunica a su vez con un comparador (82). Cuando se detecta una carga mínima, la salida del comparador (82) pasa a un valor alto señalando de esta manera dicho evento al microcontrolador (100). Éste utilizará una rutina de software que después de un retraso de tiempo adecuado, preferentemente 0,5 segundos, cerrará el relevador (40) y, de este modo, aplicará corriente a la carga. De manera similar a las funciones de los diodos Schottky mostrados en el circuito de la figura 4, la entrada del comparador (82) está protegida por diodos Schottky (48) y (49).

La figura 8 muestra un circuito destinado a detectar si se ha superado la carga de corriente del enchufe hembra. En este caso la carga de corriente es medida por la caída de voltaje en una resistencia (89) que está insertada en la trayectoria de la corriente. La caída de voltaje en la resistencia (89) es de manera típica de unos 100 milivoltios para la carga nominal total. Este voltaje es amplificado por el bloque de ganancia (90), tal como se ha mostrado, de manera típica, una sección Op amp de un paquete quad op amp, y es integrado por la red de resistencia/capacidad (92) y (94) y luego es comprobado en cuanto a magnitud por el comparador (96). Si tiene lugar una sobrecarga de corriente, la salida del comparador (96) pasará a un valor alto, señalando, por lo tanto, dicho evento al microcontrolador (100) mostrado en la figura 9. Éste utilizará una rutina de software para desconectar el relevador (40) de las figuras 1 y 4, eliminando de esta manera el voltaje de la conducción desde el enchufe. Una luz indicadora (102), tal como se aprecia en la figura 9, se conectará en este momento indicando que se ha producido una sobrecarga.

El circuito no aplica corriente al enchufe hembra excepto que exista una carga que consume corriente. De acuerdo con ello, se encuentra dentro del alcance de la invención detectar una carga que requiere solamente unos pocos miliamperios, por ejemplo, la carga de un reloj eléctrico. En la figura 4 se han mostrado diodos (46) y (47), por ejemplo, diodos Schottky, que están conectados en paralelo con polaridad inversa. El nodo LSNS se encontrará al mismo potencial que el nodo Vss cuando no se consume corriente del enchufe hembra (15) (observar que el relevador (40) está abierto en este momento). Cuando una carga de un cierto valor mínimo predeterminado está conectada al enchufe hembra (15), el nodo LSNS pasará a positivo en una magnitud limitada por la caída de voltaje de avance de un diodo Schottky, de manera típica 0,4 voltios.

La figura 9 muestra los circuitos del microprocesador (100) y de las luces indicadoras (102), tal como se ha indicado también en la figura 1. De acuerdo con ello, las cuatro funciones supervisadas/detectadas de inserción completa y apropiada de las clavijas, presencia de carga, carga del momento y detección de temperatura son procesadas. Las entradas de señales de estos cuatro circuitos de supervisión o detección son analizadas por el mismo procesador (100) que a su vez pone en marcha el interruptor controlado eléctricamente, relevador (40) para proporcionar corriente eléctrica o no a la salida (15). No obstante, se debe observar que solamente se facilita corriente después de un breve retraso de unos 0,5 segundos, permitiendo que el dispositivo o aparato conectado al enchufe establezca una corriente eléctrica estabilizada. De manera similar, cuando un dispositivo conectado al enchufe hembra (15) es desconectado, se proporciona un tiempo de retardo similar, en el que el dispositivo permanece conectado durante unos 0,5 minutos.

Por lo tanto, si bien se han mostrado y descrito e indicado nuevas características fundamentales de la invención aplicadas a una realización preferente de la misma, se comprenderá que diferentes omisiones y sustituciones y cambios en la forma y detalles de los dispositivos ilustrados y de su funcionamiento pueden ser llevados a cabo por los técnicos en la materia sin salir del ámbito de la invención, tal como se define en las reivindicaciones. Por ejemplo, se desea de manera expresa que todas las combinaciones de los elementos y/o etapas de procedimiento que llevan a cabo sustancialmente la misma función, sustancialmente de la misma manera, para conseguir los mismos resultados se encuentren dentro del ámbito de la invención, tal como se define en las reivindicaciones. Las sustituciones de elementos de una realización descrita a otra quedan también previstas por completo. Se debe comprender también que los dibujos no han sido trazados necesariamente a escala sino que son en su naturaleza meramente conceptuales. Por lo tanto, la intención es la de quedar limitado solamente, tal como se ha indicado por el ámbito de las reivindicaciones adjuntas.

Claims (15)

1. Enchufe eléctrico hembra de seguridad, que tiene aberturas de contacto por fricción (74, 75) para aceptar clavijas (32, 34) no conectadas a tierra de un enchufe macho (30) para proporcionar corriente eléctrica a un aparato eléctrico que tiene además un interruptor controlado eléctricamente (40) y circuitos inteligentes (100) para controlar el flujo de potencia recibido desde una fuente de potencia con intermedio del interruptor controlado eléctricamente hacia el enchufe hembra de seguridad (15) y, como mínimo, un sensor para determinar la inserción completa y apropiada del enchufe macho (30) del enchufe (15), estando dispuesto, como mínimo, un sensor a efectos de recibir emisiones desde una fuente de potencia después de pasar solamente a través de la abertura de contacto por fricción asociada, caracterizado porque el circuito inteligente comprende una fuente de radiación dispuesta entre las aberturas de contacto por fricción y caracterizado además porque, como mínimo, un sensor para controlar la inserción apropiada y completa del enchufe macho (30) está constituido por dos sensores (66, 68), dos canales que conectan la fuente de radiación a las respectivas aberturas de contacto por fricción (74, 75), estando dispuestos los dos sensores (66, 68) en el enchufe hem-
bra en las proximidades de las respectivas aberturas de contacto por fricción opuestas a sus canales asociados (62, 64).

2. Enchufe eléctrico hembra de seguridad, según la reivindicación 1, en el que el circuito inteligente comprende un sensor de la presencia de carga (54), un sensor de carga de corriente (56) en el enchufe hembra y un sensor para temperatura (52) en el mismo.

3. Enchufe eléctrico hembra de seguridad, según la reivindicación 1 ó 2, en el que el interruptor (40) controlado eléctricamente proporciona el suministro de potencia al enchufe eléctrico hembra (15) solamente cuando la información detectada procesada por el microprocesador de la inserción completa y apropiada del enchufe macho, la presencia de carga, la corriente de carga y la temperatura cumplen una norma determinada.

4. Enchufe eléctrico hembra de seguridad, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el interruptor controlado eléctricamente (40) está conectado al interruptor eléctrico hembra (15) y al microprocesador.

5. Enchufe eléctrico hembra de seguridad, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la fuente es una fuente de luz que emite luz a, como mínimo, un canal dispuesto sustancialmente de forma transversal con respecto, como mínimo, a una de las aberturas de contacto por fricción, de manera que después de inserción completa y apropiada, la luz es interrumpida.

6. Enchufe eléctrico hembra de seguridad, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la información proporcionada al microprocesador por los sensores para supervisar la inserción completa y apropiada del enchufe macho, el sensor de presencia de carga (54), el sensor de carga de corriente (56) y el sensor de temperatura (52) es procesada instantáneamente.

7. Enchufe eléctrico hembra de seguridad, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la información proporcionada al microprocesador por cada uno de los sensores para supervisar la inspección completa y apropiada es procesada simultáneamente.

8. Enchufe eléctrico hembra de seguridad, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que los sensores para controlar la inserción completa y apropiada del enchufe macho son fotosensores.

9. Enchufe eléctrico hembra de seguridad, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que los sensores para controlar la inserción apropiada y completa del enchufe macho son fotodiodos.

10. Enchufe eléctrico hembra de seguridad, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que los sensores para controlar la inserción apropiada y completa del enchufe macho son fototransistores.

11. Enchufe eléctrico hembra de seguridad, según cualquiera de las reivindicaciones 1 ó 2, en el que el circuito inteligente comprende un microprocesador que incluye una abertura I/O para control remoto.

12. Procedimiento para el funcionamiento de un interruptor eléctrico hembra de seguridad que tiene aberturas de contacto por fricción (74, 75) para aceptar clavijas (32, 34) no conectadas a tierra de un enchufe macho (30) para proporcionar corriente a un dispositivo eléctrico, incluyendo dicho enchufe hembra un interruptor controlado eléctricamente (40), circuitos inteligentes (100) que comprenden una fuente (60) y, como mínimo, un sensor para determinar la inserción completa y apropiada del enchufe macho en el enchufe hembra, estando dispuestos dicho, como mínimo, un sensor a efectos de recibir emisiones desde la fuente después de pasar a través de solamente la abertura de contacto por fricción asociada, comprendiendo el procedimiento la etapa de controlar el flujo de corriente desde la fuente de potencia con intermedio del interruptor controlado eléctricamente al enchufe eléctrico hembra basado en la detección de la inserción completa y apropiada del enchufe macho, utilizando enchufes inteligentes, de manera que la fuente es una fuente de radiación (60) dispuesta entre las aberturas de contacto por fricción y, como mínimo, un sensor para la supervisión de la inserción completa y apropiada del enchufe macho consiste en dos sensores (66, 68), dos canales (62, 64) que conectan la fuente de radiación a las respectivas aberturas de contacto por fricción (74, 75), estando dispuestos los dos sensores en el enchufe hembra (15) en las proximidades de las respectivas aberturas de contacto por fricción en oposición a sus canales asociados.

13. Procedimiento, según la reivindicación 12, en el que la etapa de control comprende además el control del flujo de corriente desde una fuente de potencia con intermedio del interruptor controlado eléctricamente al enchufe eléctrico basado en la detección de presencia de carga, carga de corriente y temperatura en el enchufe hembra utilizando el circuito inteligente.

14. Procedimiento, según la reivindicación 12 ó 13, en el que la radiación emitida desde la fuente de radiación es transmitida a, como mínimo, una de las aberturas de contacto por fricción a través de material que transmite radiación.

15. Procedimiento, según la reivindicación 14, en el que el material de transmisión de radiación es fibra óptica.