ITRM20070379A1

ITRM20070379A1 - DIRECT CURRENT THERMO ELECTRICAL SWITCH

Info

Publication number: ITRM20070379A1
Authority: IT
Inventors: Claudio Mrak
Original assignee: Claudio Mrak
Priority date: 2007-07-06
Filing date: 2007-07-06
Publication date: 2009-01-07
Also published as: WO2009008024A3; WO2009008024A2

Description

INTERRUTTORE TERMO ELETTRONICO IN CORRENTE CONTINUA ELECTRONIC THERMAL SWITCH IN DIRECT CURRENT

• Caratteristiche dell’interruttore termoelettronico di sgancio automatico in c.c.(corrente continua) • Characteristics of the thermoelectronic automatic release switch in d.c. (direct current)

Dispositivo puramente elettronico, progettato per interrompere nel più breve lasso di tempo possibile l’erogazione della corrente continua verso l’utilizzatore sia per massimo assorbimento, sia per massima temperatura che per corto circuito, evitando così l’eccessivo surriscaldamento e deterioramento dei cavi di alimentazione (causa di incendi) a seguito delle fortissime correnti in gioco. Purely electronic device, designed to interrupt the supply of direct current to the user in the shortest possible time, both for maximum absorption, for maximum temperature and for short circuit, thus avoiding excessive overheating and deterioration of the power cables (cause of fires) as a result of the very strong currents involved.

L'interruttore termoelettronico può avere varie soglie di intervento fisse da 100 mA. a 20,30,40,etc A - ampere o variabili The thermoelectronic switch can have various fixed 100 mA trip thresholds. at 20,30,40, etc A - amperes or variables

Il modello che viene esaminato è di tipo variabile, effettuando delle opportune modifiche a dei piccoli resistori, si può ottenere il modello fìsso desiderato a 12 e/o 24 V(Volt) con distacchi di amperaggio da 100 mA a 20,30,40, etc A. The model that is examined is of a variable type, by making appropriate modifications to small resistors, it is possible to obtain the desired fixed model at 12 and / or 24 V (Volt) with amperage disconnections from 100 mA to 20,30,40, etc A.

l'interruttore termoelettronico comprende al suo interno, altre caratteristiche che lo rendono versatile in impieghi dove si fa largo uso di accumulatori 12e/o 24 V. the thermoelectronic switch includes other features that make it versatile in applications where large use is made of 12 and / or 24 V accumulators.

Il dispositivo è stato studiato per avere sistematicamente sotto controllo, quando è attivato, sia la corrente che la tensione di sorgenti continue tra cui quelle degli accumulatori serie o parallelo a cui esso è stato collegato. The device has been designed to have systematically under control, when activated, both the current and the voltage of continuous sources including those of the series or parallel accumulators to which it has been connected.

Questa ultima caratteristica ha il duplice compito 1). Monitorare la tensione dell’accumulatore mandando in blocco il dispositivo (per minima tensione dell’accumulatore stesso) prevenendo quindi la soglia di scarica oltre la quale faccumulatore non può e non deve andare, causa distruzione per 2).Monitorare la massima tensione, salvaguardando le apparecchiature ad esso collegate dall’ eccessiva tensione di ricarica, da parte di fonti esterne collegate allo stesso accumulatore ( vedi alternatori- carica batterie ecc.). This last feature has the double task 1). Monitor the accumulator voltage by blocking the device (due to minimum voltage of the accumulator itself) thus preventing the discharge threshold beyond which the accumulator cannot and must not go, causing destruction for 2). equipment connected to it by excessive recharge voltage, by external sources connected to the same accumulator (see alternators - battery charger, etc.).

Γ interruttore termoelettronico c.c. master, a seconda delle esigenze, può essere abbinato all’ all'interruttore termoelettronico . c.c. slave del quale ha le stesse identiche caratteristiche ma con una opzione in più: quella di andare nella posizione di stand-by (attesa) nel caso che il master dovesse avere bisogno di ulteriore energia, stan-by inviato con un impulso dall’ inter rutto re c.c. master all’interruttore c„.c. slave già autoposizionatosi in pre stand-by, l’attesa del quale cesserà automaticamente nel momento in cui l’Iinterruttore. c.c. master abbasserà i suoi consumi energetici. Γ thermoelectronic DC switch master, depending on your needs, can be combined with the thermoelectronic switch. c.c. slave of which it has the same identical characteristics but with one more option: that of going to the stand-by position (waiting) in the event that the master needs additional energy, stan-by sent with an impulse from the switch re c.c. master to switch c ".c. slave already self-positioning itself in pre stand-by, the wait for which will automatically cease when the switch. c.c. master will lower its energy consumption.

Altra caratteristica de dispositivo è quella di avere a parità di corrente attraversata un notevole abbassamento della temperatura di dissipazione del dispositivo stesso rispetto ad un tradizionale magnetotermico. Another feature of the device is that of having, with the same current crossed, a considerable lowering of the dissipation temperature of the device itself compared to a traditional magnetothermic.

• Modalità di estetica di funzionamento deU’interruttore termoelettronico c.c. master e slave • Aesthetic mode of operation of the thermoelectronic DC switch master and slave

Per l'estetica. (dimensioni: larghezza L. 2 cm altezza H 6cm profondità P 12,20 cm). Il dispositivo si presenta con un interruttore, tre pulsanti e un display. L'interruttore è il dispositivo che abilita l’interruttore .alle funzioni sopraccitate. I restanti<'>tre pulsanti: il primo “start” abilita il dispositivo all’erogazione della corrente verso l’ utilizzatore, il secondo “stop” blocca l’erogazione stessa verso l’utilizzatore, il terzo”stop buzzer” (cicalino) blocca solo l’emissione sonora del dispositivo andato in allarme ( per i motivi menzionati nelle caratteristiche precedenti). For aesthetics. (dimensions: width L. 2 cm height H 6cm depth P 12.20 cm). The device comes with a switch, three buttons and a display. The switch is the device that enables the switch for the aforementioned functions. The remaining <'> three buttons: the first "start" enables the device to supply the current to the user, the second "stop" blocks the supply itself to the user, the third "stop buzzer" (buzzer) it only blocks the sound emission of the alarmed device (for the reasons mentioned in the previous features).

Per il funzionamento : Questo dispositivo interrompe l'erogazione della corrente verso l'utilizzatore avvisando acusticamente e visivamente tramite un “Bip” e un “display l'emergenza a seguito di corto circuitoci massimo assorbimento di massima temperatura e di massima e minima tensione deH’accumulatore il display segnala a secondo della causa, diverse tipologie di allarme che vengono contraddistinte nel caso dellinterruttore c.c. Master e dell'interruttore c.c. Slave con la lettera “A” (appare sistematicamente in tutte le cause di allarme con intermittenza) Bip For operation: This device interrupts the supply of current to the user, alerting acoustically and visually by means of a "Beep" and a "display the emergency following short circuits maximum absorption of maximum temperature and maximum and minimum voltage of the H ' accumulator, the display indicates, according to the cause, different types of alarms which are identified in the case of the DC switch. Master and DC switch Slave with the letter “A” (appears systematically in all alarm causes with intermittence) Beep

“A” da sola: per corto circuito , massimo assorbimento e arresto dispositivo (stop) Bip “A” alone: for short circuit, maximum absorption and device stop (stop) Beep

“A” associata alla C “Celsius” gradi centigradi per massima temperatura (intermittenza visiva A-C) Bip "A" associated with C "Celsius" degrees centigrade for maximum temperature (visual flashing A-C) Beep

”“A”associata alla H “High” per alta tensione accumulatore o altra sorgente (intermittenza visiva A-H) Bip "" A "associated with H" High "for high voltage accumulator or other source (visual flashing A-H) Beep

“A” associata alla L“Low” per bassa tensione accumulatore o altra sorgente (intermittenza visiva A-L) Bip "A" associated with L "Low" for low voltage accumulator or other source (visual flashing A-L) Beep

Viene contraddistinta solo con la lettera “S” la funzione di stand-by riferita esclusivamente all. 'interruttore . c.c. slave mantenendo inalterate le stesse funzioni dell 'interruttore c.c.. master. The stand-by function referred exclusively to the stand-by function is identified only with the letter "S". 'switch . c.c. slave while maintaining the same functions of the master DC switch.

Sempre relativamente all'interruttore c.c. slave la funzione alfanumerica 6A Bip (ad intermittenza) è riferita a tre interventi: Again with regard to the DC switch. slave the alphanumeric function 6A Beep (intermittently) refers to three interventions:

‘L” minima tensione accumulatore/i o altra sorgente "The" minimum voltage of the accumulator (s) or other source

S” Stand-by S ”Stand-by

“A” Allarme “A” Alarm

Un ulteriore garanzia dell'interruttore . c.c. master e slave è rappresentata dall'esistenza all'interno dello stesso di un fusibile, la cui unica funzione è quella di preservare l'utilizzatore da un eventuale e raro caso di guasto del dispositivo di sicurezza. An additional guarantee of the switch. c.c. master and slave is represented by the existence within the same of a fuse, whose only function is to protect the user from a possible and rare case of failure of the safety device.

Sia l'interruttore c.c, master che slave, sono dispositivi attivi e che quindi hanno bisogno di una propria alimentazione che può essere ottenuta sia dalla sorgente di alimentazione dello stesso utilizzatore o da altra sorgente esterna all'utilizzatore. Il dispositivo può essere di tipo monopolare o bipolare 12 o 24 V. Both the master and slave DC switches are active devices and therefore need their own power supply which can be obtained either from the power source of the user himself or from another source external to the user. The device can be of the 12 or 24 V monopolar or bipolar type.

• Descrizione e funzionamento della tecnica dell'interruttore termoelettronico . c.c. Master e slave • Description and operation of the thermoelectronic switch technology. c.c. Master and slave

Dispositivo puramente elettronico. Purely electronic device.

L’interruttore c.c. master (slave) comprende al suo interno 6 amplificatori operazionali, 4 porte logiche e restanti componenti elettronici attivi e passivi: segue funzionamento: The DC switch master (slave) includes 6 operational amplifiers, 4 logic gates and remaining active and passive electronic components: operation follows:

1- Amplificatore operazionale: stadio amplificatore. 1- Operational amplifier: amplifier stage.

Gli ingressi dell'A.O. sono collegati tramite due partitori resistivi allo SHUNT del positivo dell'alimentazione primaria, The entrances to the A.O. they are connected through two resistive dividers to the SHUNT of the positive of the primary power supply,

L'A.O. viene utilizzato per amplificare la tensione presente ai capi dello , SHUNT, t partitori resistivi daranno la possibilità di variare la sensibilità di ingresso dell'operazionale. The A.O. it is used to amplify the voltage present across the SHUNT, t resistive dividers will give the possibility to vary the input sensitivity of the operational.

All'uscita 1 dell'operazionale ritroveremo così una tensione positiva amplificata che verrà anch'essa portata a massa tramite un partitore resistivo, dallo stesso partitore preleveremo una tensione che andrà a pilotare l'ingresso del piedino n.5 dell'altro amplificatore operazionale n.2. At the output 1 of the operational we will thus find an amplified positive voltage which will also be brought to ground through a resistive divider, from the same divider we will take a voltage that will drive the input of pin 5 of the other operational amplifier n .2.

-2 Amplificatore operazionale: stadio comparatore. -2 Operational amplifier: comparator stage.

Dall'uscita n.l del primo operazionale ci collegheremo, tramite il partitore resistivo, all'ingresso del piedino n.5 del secondo operazionale, che viene utilizzato come stadio comparatore, avremo così un'uscita positiva sul piedino n.7, livello logico (1) fino a quando la tensione sul piedino n.5 supererà la tensione di soglia, presente sul piedino n.6 (tensione di riferimento). L'uscita 7 del-lo stadio comparatore andrà a pilotare lo stadio FLIP-FLOP. From the output n.l of the first operational we will connect, through the resistive divider, to the input of pin 5 of the second operational, which is used as a comparator stage, we will thus have a positive output on pin 7, logic level (1 ) until the voltage on pin # 5 exceeds the threshold voltage on pin # 6 (reference voltage). The output 7 of the comparator stage will drive the FLIP-FLOP stage.

-3 Stadio FLIP-FLOP: Stadio che ha il compito di pilotare il MOS-FET di potenza, il compito di questo stadio è subordinato allo stadio comparatore, fino a quando il livello del piedino n.5, come abbiamo già detto, supererà la soglia presente suli piedino n. 6, l'uscita 7 rimarrà a livello logico (1) .A questo punto il FLIP-FLOP abiliterà il MOS-FET di potenza che potrà condurre la tensione primaria che abbiamo in ingresso verso l'utilizzatore. Il FLIP-FLOP è stato dotato di due pulsanti. Uno START e l'altro STOP. Lo START riabilita la tensione ogni volta che il dispositivo va in protezione, mentre lo STOP serve a interromperla in caso di necessità. L'altra uscita del FLIP-FLOP pilota l'ingresso dell'altro comparatore n.3 utilizzato per segnalare, sia acusticamente che visivamente il sopravvenuto allarme. -3 FLIP-FLOP stage: Stage that has the task of driving the power MOS-FET, the task of this stage is subordinate to the comparator stage, until the level of pin 5, as we have already said, will exceed the threshold present on foot n. 6, the output 7 will remain at the logic level (1). At this point the FLIP-FLOP will enable the power MOS-FET which will be able to conduct the primary voltage we have at the input towards the user. The FLIP-FLOP has been equipped with two buttons. One START and the other STOP. The START re-enables the voltage every time the device goes into protection, while the STOP is used to interrupt it in case of need. The other output of the FLIP-FLOP drives the input of the other comparator n.3 used to signal, both acoustically and visually, the occurred alarm.

-4 Amplificatore operazionale n.4. master/ slave -4 Operational amplifier # 4. master / slave

Operazioriale usato, anche questo, come comparatore per l'interruttore, c.c. Slave. Operational used, also this, as comparator for the circuit breaker, d.c. Slave.

L'uscita del comparatore controlla il pilotaggio del GATE del MOS-FET di potenza, uscita che lascia in conduzione il finale di potenza fino a quando la tensione del piedino n.5, riportata sul piedino n.13, dell' A.O. n.4 supera la tensione di soglia del piedino n.12 (tensione di riferimento che è leggermente superiore alla soglia di riferimento del piedino n.6). L'uscita di questo operazionale dell’ interruttore, c.c. slave, viene inviata ad un ingresso della porta logica NAND, la quale prepara l'interruttore slave al pre stand-by. Stand-by che trasmetterà l'interruttore . master, qualora avesse bisogno di energia, cambiando lo stato logico del comparatore n. 4 da 1-0, portando così lo slave nella posizione stand-by. Nota. Nell'interruttore master i piedini del comparatore hanno il riferimento di tensione opposto. The output of the comparator controls the driving of the GATE of the power MOS-FET, an output that leaves the power amplifier in conduction until the voltage of pin 5, reported on pin 13, of the A.O. # 4 exceeds the threshold voltage of pin # 12 (reference voltage which is slightly higher than the reference threshold of pin # 6). The output of this switch operational, DC slave, is sent to an input of the NAND logic gate, which prepares the slave switch for pre stand-by. Stand-by which will transmit the switch. master, should it need energy, by changing the logic state of comparator n. 4 from 1-0, thus bringing the slave to the stand-by position. Note. In the master switch the pins of the comparator have the opposite voltage reference.

-5/6: gli altri due A.O. hanno il compito di monitorare, tramite dei partitori resistivi e una tensione di riferimento, la tensione di alimentazione primaria dell' interruttore . master - slave, prima degli stabilizzatori di tensione. Le uscite 1 e 7 dei due comparatori sono inviate al FLIP-FLOP, uscite che nel momento che assumeranno il livello logico 0 porteranno il dispositivo in emergenza, disattivando la tensione in uscita. -5/6: the other two A.O. they have the task of monitoring, by means of resistive dividers and a reference voltage, the primary power supply voltage of the circuit-breaker. master - slave, before the voltage stabilizers. The outputs 1 and 7 of the two comparators are sent to the FLIP-FLOP, outputs that when they assume the logic level 0 will bring the device into emergency, deactivating the output voltage.

-7 II dispositivo è controllato da un termostato N.A. ad una temperatura che può variare dai 30°-75°C (gradi Celsius) a seconda del modello. Termostato che porterà a massa il FLIP-FLOP mandando in emergenza il dispositivo, dispositivo che potrà essere riarmato solo quando la temperatura è rientrata nei suoi parametri. -7 The device is controlled by a N.O. at a temperature that can vary from 30 ° -75 ° C (degrees Celsius) depending on the model. Thermostat that will bring the FLIP-FLOP to ground, sending the device in emergency, a device that can only be reset when the temperature has returned to its parameters.

8- DISPLAY. Il Display collegato opportunamente ai relativi segnali indicherà le tipologie delle varie situazioni: ( vedi funzionamento interruttore.). 8- DISPLAY. The Display connected appropriately to the relative signals will indicate the types of the various situations: (see switch operation.).

9- Il dispositivo può essere monopolare o bipolare . 9- The device can be monopolar or bipolar.

Claims

CLAIMS Thermoelectronic circuit protection device, similar to a fuse, but with the difference that it can be reset automatically, with very high intervention speed. Monopolar and bipolar switch at 12 and 24V. which allows the control of both voltage and current, and temperature, important elements for powering direct current equipment with predetermined voltages and currents, outside of which they would damage wiring and equipment. The automatic device enters into protection for maximum absorption, maximum temperature and for short circuit, minimum and maximum power supply voltage. The device in question is the only one that, in addition to controlling the current, also controls the input voltage by automatically deactivating the power supply outside the range for which it was designed or for which it was calibrated, acoustically and visually warning the protection of the device and the safety of the system and the equipment connected to it. Another feature of the device is that the master automatic switch has the ability to control the slave automatic switch, placing it in the stand-by function, suspending its energy supply, reactivating it automatically when the master itself lowers its primary energy consumption.