ITBA20090017A1 - Prese meccatroniche per serie civile/industriale con relativi sistemi di commutazione di utenze elettriche tramite potenziale di terra. - Google Patents

Prese meccatroniche per serie civile/industriale con relativi sistemi di commutazione di utenze elettriche tramite potenziale di terra. Download PDF

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ITBA20090017A1
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Damiano Cramarossa
Felice Pascarelli
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Description

“PRESE MECCATRONICHE PER SERIE CIVILE/iNDUSTRIALE CON RELATIVI SISTEMI DI COMMUTAZIONE Dì UTENZE ELETTRICHE TRAMITE POTENZIALE DI TERRA",
La presente invenzione concerne una qualsiasi presa colìegata a un conduttore di terra, dotato di una induttanza magnetica, la quale presa così collegata, all'inserimento di una spina, anch’essa dotata di conduttore di terra, à ̈ in grado di attivare la tensione al capi delia stessa presa elettrica, che altrimenti resterebbe elettricamente isolata unitamente a tutto il circuito a monte sino al relà ̈ di commutazione, presente a valle del contatore elettrico, costituito da una pluralità di circuiti elettronici che consentono di eliminare ia tensione Sui cavi di alimentazione delle singole prese di tipo sia civile che industriale e/o sui corpi illuminanti*
Lo scopo delia presente invenzione à ̈ quello di poter utilizzare lo spinotto di terra della spina dell’utenza elettrica da collegare alla presa, per attivare la tensione ai capi della stessa presa, quest<'>ultima regolarmente colìegata a terra, allorquando si collega l’utenza elettrica:
La presa à ̈ inventiva per il fatto che à ̈ munita di un circuito elettronico impiegato ai fine di eliminare la tensione presente sui cavi di alimentazione nelle prese e/o nei corpi illuminanti, riducendo i campi elettromagnetici ivi presenti, come pure l'elettrosmog, l'arco fotovoltaico at distacco dei carichi, nonché consentire un’ulteriore protezione al contatto accidentale con i conduttori delle prese e consentire di poter cablare su qualsiasi superficie in ambito domestico ed industriale materiali conduttivi di basso spessore per effettuare commutazioni di punti luce e forza motrice, utilizzando lo stesso potenziale di terra.
La presente presa unisce le caratteristiche meccaniche di una presa tradizionale all'atto dell'inserimento della spina con ulteriori e innovative caratteristiche elettroniche, ragion percuì à ̈ chiamata anche presa meccatronica ed à ̈ completamente nuova, in quanto non esistono attualmente prese meccatroniche nella tecnica nota.
La presa meccatronica à ̈ inventiva in quanto inizialmente ideata e progettata allo scopo di essere facilmente instalilabile sugli attuali impiantì elettrici civili ed industriali.
i
Gli attuali impianti elettrici civili ed industriali presentano solitamente alle prese i seguenti svantaggi:
1 ) presenza di indesiderati campi elettromagnetici;
2) pericoli di folgorazione;
3) impossibilità di realizzare impianti senza tracce nei paramenti murari per la commutazione dei corpi illuminanti;
4) scintillio in fase di inserimento e disinserimento della spina nella presa.
Il presente trovato oltre a eliminare detti svantaggi à ̈ di tipo universale nel senso che à ̈ inseribile ed adattabile in qualsiasi presa di ogni standard e costruttore esìstente ad oggi sul mercato elettrico, come pure realizzabile industrialmente per tutti 1 tipi di presa civili ed industriali esistenti nel mondo, vale a dire funzionanti con qualsiasi tipologia di tensione elettrica e frequenza,
Tali scopi sono conseguiti realizzando una presa meccatronica 1 per impianti civili ed industriali munita di un conduttore dì terra TI, caratterizzata dal<?>fatto che à ̈ costituita da: un ulteriore conduttore di terra T2; un mezzo dì accoppiamento a radio frequenza 2, inserito in un circuito oscillante “LC<*>3; un circuito elettronico di rilevamento 4 atto a verificare !a presenza dello spinotto di terra nella spina dell’utenza elettrica da coNegare alla presa 1; e da un circuito elettronico di commutazione 5, fornito di un fotoaccoppiatore 6, atto ad attivare un relà ̈ 7 per dare tensione elettrica alla stessa presa 1.
Questi scopi e i conseguenti vantaggi, nonché Ee caratteristiche del sistema secondo la presente invenzione, saranno più chiaramente evidenti dalla seguente descrizione di alcune forme realizzative preferite, riportate successivamente a titolo esemplificativo, ma non limitativo, in particolare con riferimento ai disegni allegati nei quali:
- la Fiq.1 à ̈ uno schema funzionale della presa meccatronica 1 secondo la presente invenzione, nella quale si evincono gli elementi costituenti Sa stessa, vale a dire un mezzo di accoppiamento a radio frequenza 2, inserito in un circuito oscillante “LC<*>3. un circuito elettronico di rilevamento 4, un circuito elettronico di commutazione 5, un fotoaccoppìatore 6, un relà ̈ 7 che unitamente alla presa 8 costituiscono la presa meccatronica 1 di cui alla presente invenzione;
- la Fiq.2 Ã ̈ uno schema funzionale del circuito di alimentazione 12 dell'insieme costituito da detti circuiti oscillante 3, elettronico di rilevamento 4 e di commutazione 5 di Fig 1;
- la Fio .3 mostra un secondo schema della presa 8, per evidenziare come avvengono i collegamenti ne! caso dì una presa di tipo "Schuko".
Facendo riferimento alle figure allegate si evìnce come la presa 1trispeto alle prese tradizionali, sta munito di:
- un ulteriore conduttore di terra T2;<1>
- un mezzo di accoppiamento a radio frequenza 2, inserito in un circuito oscillante “LC<*>3;
- un circuito elettronico di rilevamento 4 atto a verificare la presenza dello spinotto dì terra nella spina dell’utenza elettrica da collegare alla presa 1;
- e da un circuito elettronico di commutazione 5Tfornito di un fotoaccoppìatore 6, atto ad attivare un relà ̈ 7 per dare tensione elettrica alla stessa presa 1,
Realizzando nel vano del "contatto di terra “ delia presa 8-9, di qualsiasi standard e costruttore, un punto di "contatto isolato<*>10 dal conduttore di terra 11, i quali punti 10-11 diventano solidali, vale a dire collegati in modo unìvoco, all’atto meccanico di inserimento delia spina dotata dì spinotto (e/o attacco per messa a terra nei dipo di presa “Schuko" 9), Π punto isolato 10 à ̈ collegato tramite un morsetto a un ulteriore conduttore di terra presente all'esterno della presa 8-9.
Il “contatto isolato<*>10, tramite un lamierino conduttivo, dimensionato sia nello spessore che nella forma, applicato nel vano della presa 8-9, à ̈ collegato al secondario della bobina del circuito oscillante 3 tramite detto ulteriore conduttore di terra T2.
Lo scopo dell'Inserimento di detti circuiti elà ̈ttronici 3-4-5 unitamente a detti dispositivi elettronici 6-7 à ̈ quello dì poter utilizzare lo spinotto di terra delta spina dell’utenza elettrica quale mezzo di attivazione della tensione al capì della stessa presa 8-9, nel momento in cui, all'atto dell'inserimento, pur essendo gli spinotti già posizionati all'inserimento, il primo contatto à ̈ quello dello spinotto dì terra, come previsto dalle vigenti norme.
All'atto de! distacco delia spina, invece»la tensione elettrica si annulla nonostante i due spinotti di fase e neutro siano ancora inseriti negli alveoli della presa, evitando così findesiderato fenomeno dell'arco fotovoltaico e l’assenza dei campi elettromagnetici ad utenza non col legata.
Uavvolgimenfo primario della bobina<*>L" con in parallelo il condensatore sono inseriti in un circuito oscillante 3 e ne determinano la frequenza di oscillazione.<1>L'ampiezza deil'osciltazione à ̈ data dall'impedenza ohmica del cavo T2, sul quale sono chiusi i contatti dei secondario della bobina “L<*>(terminali aperti - resistenza infinita = ampiezza massima; terminali chiusi in corto circuito -resistenza pari a 0 Ohm = ampiezza minima tendente a 0 della V pp).
Il circuito elettronico di rilevamento 4 Ã ̈ quello che si occupa di raddrizzare e rendere continua la tensione generata dal circuito oscillante 3,
Il circuito elettronico di commutazione 5 à ̈ un circuito comparatore e comanda la base del transistor "TR" ai raggiungimento di una determinata soglia di ampiezza di oscillazione preimpostata in fase progettuale. Per evitare falsi inneschi à ̈ stato inserito nello stesso circuito elettronico di commutazione 5 un circuito anti rimbalzo.
il transistor “TR<n>, all'atto del ricevimento sulla sua base di una tensione positiva (condizione che sì ottiene \;rcortocircuitando i terminali del secondario della bobina<w>L<w>)tcommuta verso massa il terminale del diodo †̃'led" Inserito nel fotoaccoppiatore "OPT<">, facendo di fatto innescare il "fototriac" inserito nello stesso fotoaccoppiatore, cosi come descritto nel brevetto PCT/IT2005/000471.
11 fotoaccoppiatore "QPT comanda l'eccitazione della bobina del relà ̈ 7 (del tipo a 220/1 10V tn c.a. e frequenza 50/60 Hz) e consente di inviare o meno alla presa di corrente 8-9 la tensione alternata di 220/110 volt.
La tensione di alimentazione di 10 volt in corrente continua necessaria al funzionamento del circuito di alimentazione 12 à ̈ ricavata direttamente dalla tensione dì 220/110 volt in corrente alternata per mezzo dello stesso.circuito 12, il quale utilizza Sa reattanza capacitiva del condensatore<B>C1†per ridurre la tensione erogata, Ϊ diodi “DI" e “D2" per raddrizzarla e, infine, il diodo "zener 03<*>e il condensatore “C3" per stabi lizzarla,
Per dare tensione alla presa 8-9 si utilizza il contatto meccanico di terra della spina di corrente dell'utenza elettrica che si vuoi alimentare, all<'>atto del suo inserimento nella stessa presa.
Inserendo la spina, il polo di terra di quesfuttima, essendo realizzato con materiale conduttivo, va a cortocircuitare tra di loro i contatti 10 e 11 posti all'interno della presa 8 da 10/16A (o nella presa universale 9 di tipo "Schuko<*>10/16 A, riportata come ulteriore esempio applicativo),
il contatto 10 à ̈ collegato ad un polo del secondario della bobina "L"ptramite il cavo ΊΊΓ, mentre il contatto 11 à ̈ collegato al cavo di terra “TT" dell'impianto elettrico, al pari de! secondo polo del secondario della bobina.
Così facendo il secondario della bobina si trova chiuso su una resistenza molto bassa, data dalla resistenza del filo elettrico necessario per collegare un polo della bobina “L<*>al contatto 10 della presa, e dalla resistenza dei filo di ritorno, essendo quest’ultimo costituito dai cavo dell'impianto elettrico dì terra.
In questo modo si riduce l'ampiezza deH'oscìllazione generata dal circuito oscillante 3 dì pna quantità determinata proprio dalla resistenza del cavo. Tale !
atenuazione dell'oscillazione viene controllata dal circuito elettronico di commutazione 5 e, nel caso in cui rientra nei limiti di soglia impostati in fase di progetto, à ̈ tale da ativare un "triac†contenuto nel fotoaccoppiatore "OPT†e di conseguenza un relà ̈ per la commutazione della tensione elettrica di 220/1 10V c.a. sui poli della presa 8-9, alimentando di fatto futi lizzato re ad essa collegato.
Nel momento in cui viene tolta manualmente la spina dalia presa 8-9. il polo di massa della spina non cortocircuita più3⁄4 I poli 10-11 posti nella presa 8-9, e di conseguenza l'ampiezza delfoscillazìone sale (i poli del secondario della bobina “L" restano aperti).
II circuito di commutazione 5, durante il disinserimento della spina, compara nuovamente q uesf ultima condizione e nel caso in cui l'attenuazione dell'oscillazione rientra nei limiti di soglia di progetto impostati, diseccita il relà ̈ 7, togliendo la tensione di 220/11 0V c.a. dai poti fase “F<n>e neutro “N" della presa. Questa ulteriore nuova ed inventiva impostazione consente di applicare le funzionalità delle prese note con l'ulteriore vantaggio di obbligare la messa a norma di tutti gli impianti elettrici esistenti non ancora muniti di messa a terra, come previsto, ormai già da tempo, dalie vigenti disposizioni*
Quindi, il trovato 1 à ̈ particolarmente vantaggioso in quanto la sua adozione a livello intemazionale può consentire una garanzia della sicurezza elettrica di tutti gli impianti.
La scelta dei materiali e della componentistica da impiegare per la realizzazione del trovato, sarà ad ogni modo sempre indirizzata verso quelle soluzioni che permettono un utilizzo di materiali rinnovabili, compatibilmente anche con le esigenze di realizzare un prodotto affidabile.
Come si evince, i vantaggi derivanti dalla presente invenzione consistono soprattutto neiraver ideato un trovato dì semplice realizzazione, di sicura fattibilità tecnica ed avente un costo finale minimizzato,
Il vantaggio fondamentale della presente invenzione à ̈ l'aver ideato un trovato ad elevata sicurezza elettrica, essendo evitati; la presenza di indesiderati campi elettromagnetici ad utenza elettrica disinserita dalla presa e corpi illuminanti spenti; i pericoli di folgorazione; nonché lo scintillio in fase di inserimento e disinserimento della spina nella presa,
Un ulteriore vantaggio à ̈ nella possibilità dì realizzare impianti senza la necessità di realizzare tracce nei paramenti murari per la commutazione e regolazione dei corpi illuminanti,
E<1>anche evidente che all’esempio di realizzazione del sistema precedentemente descrìtto a titolo! illustrativo e non limitativo, potranno essere apportati numerosi ritocchi, adattamenti, integrazioni, varianti e sostituzioni di elementi con altri funzionalmente equivalenti, senza peraltro uscire dall'ambito di protezione delle seguenti rivendicazioni.

Claims (1)

  1. RIVENDICAZIONI V S 1) Presa meccatronica (1) per impianti civili ed industriali munita di un conduttore di terra (T1), caratterizzata dal fatto che à ̈ costituita da: - un ulteriore conduttore di terra (T2); - un mezzo di accoppiamento a radio frequenza (2), inserito in un circuito oscillante “LC†(3); - un circuito elettronico di rilevamento (4) atto a verificare la presenza dello spinotto di terra nella spina dell’utenza elettrica da collegare alla presa (1); - e da un circuito elettronico di commutazione (5), fornito di un fotoaccoppiatore (6), atto ad attivare un relà ̈ (7) per dare tensione elettrica alla stessa presa (1). ì 2 ) Presa meccatronica (1) per impianti civili ed industriali secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che l'insieme costituito da detto mezzo di accoppiamento a radio frequenza (2), detto circuito oscillante “LC†(3) e i detto circuito elettronico di rilevamento (4), sono globalmente attivati da un circuito di alimentazione (12) erogante una bassissima tensione continua per il loro funzionamento. ' 3 ) Presa meccatronica (1) per impianti civili ì ed industriali secondo le rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detto ulteriore conduttore di terra (T2) à ̈ direttamente collegato al contatto di terra j aperto (10) della presa elettrica (8, 9). 4 ) Presa meccatronica (1) per impianti civili ed industriali i secondo le rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che consente di erogare corrente solo ad avvenuto inserimento della spina elettrica dell’utenza da collegare, purché sia munita di spinotto di terra, senza la necessità di inserire un pulsante di attuazione esterno alla presa. 5) Presa meccatronica (1) per impianti civili ed industriali secondo le rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detto ulteriore conduttore di terra (T2) può essere munito di un interruttore del tipojON/OFF per consentire l’attivazione comandata, manualmente o i automaticamente da un’elettronica intelligente, della presa elettrica. 6) Presa meccatronica (1) per impianti civili ed industriali secondo le rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detto ulteriore conduttore di terra (T2), nel caso in cui la presa sia munita di un interruttore di cui alla rivendicazione 5, consente di evitare il fenomeno dello scintillio per arco fotovoltaico nello stesso interruttore, solitamente realizzantesi aH’a [vvicinamento o al distaccamento dei contatti elettrici. 7) Presa meccatronica (1) per impianti civili3⁄4ed industriali secondo le rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che ai capi dell’awolgimento secondario del mezzo di accoppiamento a radio frequenza (2) à ̈ presente un bassissimo segnale a radio frequenza, non pericoloso per l’incolumità umana, per mezzo del quale ì à ̈ possibile realizzare un cablaggio utilizzando conduttori non isolati sopra o sotto qualsiasi superficie non conduttrice, presente all’intemo(di qualsiasi impianto elettrico civile o industriale. 8 ) Presa meccatronica (1) per impianti civili ed industriali secondo le rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detto circuito di alimentazione (12) à ̈ del tipo descritto nel brevetto PCT/IT2005/000471. 9) Presa meccatronica (1) per impianti civili ed industriali | sostanzialmente secondo le rivendicazioni precedenti e secondo quanto precedentemente descritto ed illustrato nei disegni allegati.
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