JP2010537618A

JP2010537618A - インテリジェント電気エネルギー管理システム総装置

Info

Publication number: JP2010537618A
Application number: JP2010521285A
Authority: JP
Inventors: ユーユンドン
Original assignee: シャンテェンジャックスインテリジェントエレクトリックコーポレーションリミティッド
Priority date: 2007-08-22
Filing date: 2008-08-21
Publication date: 2010-12-02
Also published as: EP2182603A4; EP2182603A1; US20110029145A1; EP2182603B1; CN101136546A; CN100544150C; WO2009026832A1

Abstract

【課題】インテリジェント電気エネルギー管理システム総装置を提供する。
【解決手段】電気エネルギー管理システム総装置は、電源モジュール（２）と、制御用モジュールと、記憶用モジュールと、入力用モジュールと、リアルタイムクロック情報を提供するクロック用モジュール（１２）と、電気機器（９１，９２，９３，９ｎ）に流れる電流を検出する電流検出用モジュール（８）と、電気制御スイッチとを備えている。記憶用モジュール、入力用モジュール、クロック用モジュール（１２）、電流検出用モジュール（８）の出力端子、及び電気制御スイッチの制御端子は、制御用モジュールのデータ端子にそれぞれ接続されている。外付け電源は、電気制御スイッチ及び電流検出用モジュール（８）を介して、電気機器（９１，９２，９３，９ｎ）に電力を与えている。電源モジュール（２）は、外付け電源に接続され、それらモジュールのそれぞれに電力を与える。
【選択図】図１

Description

本発明は、制御装置に関し、特に、家庭、オフィス及び工業用電力を管理するためのインテリジェント電気エネルギー管理システム総装置に関する。

日常生活用の電力は単相２２０Ｖの電圧を採用し、工業用の電力は電力周波数交流三相３８０Ｖの電圧を採用している。第１世代の低電圧電気スイッチ総制御装置は、ナイフボックスとヒューズセラミックスボックスとからなり、給電回路の手動的な遮断、起動、及び電流がヒューズの定格値を超えた時の過電流自動遮断給電回路の機能を実現している。現在においてこれらの技術は既に基本的によなげられている。第２世代の低電圧電気スイッチ総制御装置は、リーク電流保護器と気中スイッチとからなっている。

リーク電流保護器は、リーク電流による火災事故を回避し、感電による死傷事故を防止するスイッチ装置であり、リーク電流が一定の値を超えると、一定の時間内で電源スイッチを自動的に遮断できる。気中スイッチはつまり遮断器であり、給電回路においてターンオン、ターンオフ及び定格動作電流を受け、回路と電気機器に過負荷、短絡、電圧不足が発生した場合に保護できるものである。それらはリーク電流保護、過電流保護、回路短絡保護、不足電圧保護等の機能を実現することができる。しかしながら、リーク電流保護器は、機械的に連動する方式で動作し、感度が低く、動作への反応が鈍い。電源を投入した時に、手動的に起動状態へ引き上げる必要があり、リーク電流保護の時には、自動的に回路を遮断できるが、反応速度が遅い。且つ、自動検出機能がないため、リーク電流保護機能の良否を判断できなく、人工的介入による自己検査が必要となる。

気中スイッチは、定格電流値が固定されたものであり、且つ大き過ぎであり、家庭とオフィスで使用される電子機器の最大な動作電流をはるかに超えており、確実に過電流保護の役割を果たすことができないとの欠点がある。さらに、気中スイッチも、機械的に連動する方式で動作し、その動作反応が鈍く、感度が低い。特に、過電流保護の時に用いられる方式は、接触点に生じる熱量により金属シートを変形させ、機械的に連動装置を推進させることによって回路を遮断しているが、その時間において、機械的な動作の反応速度が鈍くようになり、電子機器を壊しやすく、定格値が大き過ぎになり、小電流機器が過負荷されると、回路をひどく発熱させやすくて、気中スイッチの定格値に電流が達しなく、また動作することもできないため、事故の原因となる。従来技術において、低電圧電気スイッチ総制御装置は、過電圧保護も低電圧保護もなく、タイミング制御もないので、電気使用の故障や異常があった場合、関連する提示や表示がなくて、利用者を正確に使用し及び操作するように案内することもできない。

前述した従来技術における低電圧電気スイッチ総制御装置は、機械的連動方式を用いて回路を遮断して保護を行い、機能が単一で、手動操作を必要とし、自動的操作を実現できないとの欠点があり、それに対して、本発明は、外付け電源線 (外付け電源線とは相線と中性線を指し、ファイヤーワイヤと地線とも言える)における相線もしくは中性線に対するリアルタイムなデータの采集によって、シングル・チップ・コンピューター制御手段によって、データ変換や、論理的判断、分析比較、出力制御、出力表示などを完了し、自動的制御の目的を達成するインテリジェント電気エネルギー管理システム総装置を提供している。

本発明は、前述した技術課題を解決するために、電源モジュールと、制御用モジュールと、記憶用モジュールと、入力用モジュールと、クロック用モジュールと、電流検出用モジュールと、電気制御スイッチとを備え、メモリ装置に設けられた記憶用モジュールは、制御用モジュールのデータ端子に接続され、入力用モジュールは、制御用モジュールのデータ端子に接続され、リアルタイムクロック情報を提供するクロック用モジュールは、制御用モジュールのデータ端子に接続され、電気機器に流れる電流の大きさを検出する電流検出用モジュールの出力端子は、制御用モジュールのデータ端子に接続され、電気制御スイッチの制御端子は、制御用モジュールのデータ端子に接続され、外付け電源は、連通した電気制御スイッチ及び電流検出用モジュールを介して電気機器に電力を与え、電源モジュールの入力端子は、外付け電源に接続され、電源モジュールの出力端子は、それらモジュールのそれぞれに電力を与えるインテリジェント電気エネルギー管理システム総装置を提供している。
また、本発明は、前述した技術課題を解決するために、以下のような技術案を提供している。

前記装置において、入力電源線の温度を検出する温度検出用モジュールをさらに設けており、温度検出用モジュールの感温素子は、入力電源線に密着され、温度検出用モジュールの出力端子は、制御用モジュールのデータ端子に接続され、前記感温素子はサーミスタを用いている。

前記装置において、外付け電源の電圧を検出する電圧検出用モジュールをさらに設けており、電圧検出用モジュールには、電圧センサーが用いられ、電圧センサーの電源信号の収集端子は、外付け電源の中性線と相線に接続され、電圧センサーの信号出力端子は、制御用モジュールのデータ端子に接続されている。

前記装置において、装置情報及び操作情報を示すための発光ダイオードマトリクス又は液晶表示パネルからなる表示用モジュールをさらに設けており、表示用モジュールは、制御用モジュールのデータ端子に接続されている。

前記装置において、ワイヤレスリモート情報を受信するワイヤレスリモート用モジュールをさらに設けており、ワイヤレスリモート用モジュールは、制御用モジュールのデータ端子に接続され、前記リモート用モジュールは、シングル・チップ・コンピューターのチップのデータ端子に、無線信号を送受信するためのスーパーヘテロ無線送受信用モジュールを接続しており、シングル・チップ・コンピューターのチップのデータ端子には、メモリチップが接続されている。

前記装置において、提示又はアラームためのブザーからなる音声提示用モジュールをさらに設けており、音声提示用モジュールは、制御用モジュールのデータ端子に接続されている。

前記装置において、コンピュータと通信するためのＲＳ４８５プロトコルの通信用モジュールをさらに設けており、通信用モジュールは、制御用モジュールのデータ端子に接続されている。

前記装置において、バリスタ又は瞬時保護ダイオード(ＴＶＳ)を用いて構成されたサージ電流防止用モジュールをさらに設けており、サージ電流防止用モジュールは、外付け電源線に接続されている。

前記装置において、前記外付け電源には、リーク電流保護装置が設けられ、リーク電流保護装置は、外付け電源線にクローズドマグネタイザーを套設しており、マグネタイザーにはワイヤが巻き付けられ、ワイヤの一方の端は接地され、他方の端はトライオードのベースに接続され、電源の正極は、トライオードを介して電気制御スイッチの制御端子に接続され、外付け電源は、電気制御スイッチを介して電気機器へ電力を与えている。

前記装置において、前記電気制御スイッチには、リレーや、交流コンタクター、サイリスター、光学電気固体リレー、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ (ＩＧＢＴ)、金属酸化物半導体電界効果型トランジスタ (ＭＯＳＦＥＴ)が用いられる。

本発明は、以下のような利点がある。
本発明によれば、リアルタイムに電圧、電流をモニタリングし検出する機能を有し、快速に応答し、過電流、過負荷、短絡、過電圧、低電圧による電気機器の損傷やその他の電気使用事故を回避する。さらに、リーク電流保護器の自己起動や自己検出の機能や回路発熱量の温度モニタリング検出を有して、回路の使用寿命を長くし、火災を回避している。また、自動的タイミングスイッチを追加して、電気エネルギーを節約している。なお、時間、キーボード、表示、ワイヤレスリモート機能に従って、ユーザーは、合理で自在的に電気機器を手配し使用するようになる。本発明は、遠距離制御インターフェースをさらに備え、コンピュータと通信可能であり、遠距離操作及び制御を実現することができる。さらに、上記機能は、リアルタイムに照会及び表示されて、ユーザーを、電気機器を正確に使用し電気故障を検索しやすいように案内して、特定の事故の発生を回避できるようになっている。本発明は、マイクロエレクトロニクス技術を採用しており、全ての回路のスイッチ部分は、高速応答性を有している。
プロトコル等がある。

本発明に係る回路構成のブロック図である。本発明に係るマスター回路の原理図である。本発明に係る入力及び表示回路の原理図である。本発明に係る温度検出回路の原理図である。本発明に係る電圧及び電流検出回路の原理図である。本発明におけるソフトウェアの流れ図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
本実施例は、本発明の好ましい実施の形態であり、その他の本実施例と原理及び基本的な構造が同一又は類似するものであれば、いずれも本発明の保護の範囲であることが理解されるであろう。

図１を参照すると、本発明は、制御用モジュールをコアとしており、この実施例において、制御用モジュールは、シングル・チップ・コンピューター回路用モジュールを用いている。リアルタイムクロック用モジュールは、Ｉ^２Ｃバスを介してシングル・チップ・コンピューター回路用モジュールのデータ端子に接続され、正確なリアルタイムクロック情報をシステムへ提供し、時間情報をタイミングスイッチ機へ提供している。入力用モジュールは、シングル・チップ・コンピューター回路用モジュールのデータ端子に接続され、システムパラメータの設定等のために用いられている。記憶用モジュールは、Ｅ^２ＰＲＯＭ回路用モジュールを用いており、Ｅ^２ＰＲＯＭ回路用モジュールは、Ｉ^２Ｃバスを介してシングル・チップ・コンピューター回路用モジュールのデータ端子に接続され、記憶用モジュールは、シングル・チップ・コンピューターの各種類の情報を記憶するためのものであり、パワーオフ後にデータを失うことはない。

シングル・チップ・コンピューター回路用モジュールの制御データ出力端子は、各組のリレースイッチの制御端子にそれぞれ接続され、外付け電源は、リレーを介して電気機器へ給電し、シングル・チップ・コンピューター回路用モジュールは、リレースイッチの開閉を制御することによって、外付け電源が対応する電気機器へ給電したか否かを制御している。リレー出力と対応する電気機器との間には電流検出用モジュールが接続され、電流検出用モジュールは、対応する電気機器の消費電流の大きさを検出し、電流検出用モジュールの信号出力端子は、シングル・チップ・コンピューター回路用モジュールのデータ端子にそれぞれ接続され、過電流保護の目的を実現することができる。

本発明には、本装置に対して設置を行う際にその操作ステップを表示させてその操作が便利になるように、表示用モジュールが設けられており、表示用モジュールは、シングル・チップ・コンピューター回路用モジュールのデータ端子に接続されている。本発明には、音声提示用モジュールが設けられ、音声提示用モジュールは、シングル・チップ・コンピューター回路用モジュールのデータ端子に接続され、音声提示用モジュールはブザーを用いており、シングル・チップ・コンピューター回路用モジュールのデータ端子は４５０Ｈｚの周波数のパルスを発し、ブザーを駆動して発声させ、ユーザーの手動操作や装置の自動操作の時の有効性や不正性を喚起することができ、過負荷、過電圧、過電流が発生した場合にアラームを生じることもできる。

シングル・チップ・コンピューター回路用モジュールのデータ端子には、通信用モジュールが接続され、通信用モジュールは、シングル・チップ・コンピューター内の信号をＲＳ４８５プロトコルによる信号に変換してコンピュータと通信し、コンピュータを介して本発明を遠距離操作や制御を行うことができ、コンピュータを介して本発明をアップグレートすることもできる。本発明において、操作を便利にするために、シングル・チップ・コンピューター回路用モジュールのデータ端子には、ワイヤレスリモート用モジュールが接続されており、ワイヤレスリモート用モジュールを介して手提げリモートとマッピングさせ、そのリモートにより本発明に対するリモート操作を行うことができる。本発明において、外付け電源線には感温素子が設けられ、感温素子を主体構成とする温度検出用モジュールの信号出力端子は、シングル・チップ・コンピューター回路用モジュールのデータ端子に接続されている。

本発明において、外付け電源線には、電圧検出用モジュールの検出入力端子が接続されており、電圧検出用モジュールの信号出力端子は、シングル・チップ・コンピューター回路用モジュールのデータ端子に接続され、電圧検出用モジュールは、外付け電源電圧が安定するか否か、定格電圧値を超えるか否かを検出するものであり、定格電圧値を超えると、電圧検出用モジュールは、シングル・チップ・コンピューターへ信号を発し、シングル・チップ・コンピューターは、外付け電源がターンオフされるように制御して、電気機器への損傷を回避させる。本発明の外付け電源線には、落雷等の瞬間的高電圧の電気機器への損傷が防止されるように、サージ電流防止用モジュールが接続されている。

次に、具体的な回路に基づき、本発明について詳しく説明する。
図２を参照されたい。図２において、シングル・チップ・コンピューターＵ１０１は、外付け容量、抵抗及び石英結晶発振器と配合してシングル・チップ・コンピューターの最小なシステムを構成し、シングル・チップ・コンピューターの最小なシステムをシングル・チップ・コンピューター回路用モジュールとし、本実施例では、シングル・チップ・コンピューターＵ１０１としてＰＩＣシリーズのシングル・チップ・コンピューターが用いられ、具体的な型番はＰＩＣ１６Ｆ７７であり、具体的な実施に際してその他のシリーズ又は型番のシングル・チップ・コンピューターに取り換えて用いることができる。

クロックチップＵ１１１は、外付け結晶発振器とクロック用モジュールを構成し、クロック用モジュールは、Ｉ^２Ｃバスを介してシングル・チップ・コンピューターＵ１０１のＳＣＬピンとＳＤＡピンとに接続され、本実施例では、クロックチップＵ１１１として、型番がＰＣＦ８５６３のクロックチップを用いている。本実施例において、メモリチップとしてＥ^２ＰＲＯＭチップＵ１０６が用いられ、本実施例では、Ｅ^２ＰＲＯＭチップＵ１０６としてＡＴ２４Ｃ１６チップが用いられ、Ｅ^２ＰＲＯＭチップＵ１０６は、Ｉ^２Ｃバスを介してシングル・チップ・コンピューターＵ１０１のＳＣＬピンとＳＤＡピンとに接続され、シングル・チップ・コンピューターＵ１０１のＳＣＬピン及びＳＤＡピンは多重ピンである。

データラッチＵ１０３、データラッチＵ１０４、データラッチＵ１０５のデータ入力端子のそれぞれは、ＢＵＳバスを介してシングル・チップ・コンピューターＵ１０１のＩ／ＯポートＲＢ０−ＲＢ７に接続され、シングル・チップ・コンピューターＵ１０１のＩ／ＯポートＲＢ０−ＲＢ７は時間分割多重ピンである。データラッチＵ１０３のイネーブル信号ピンは、シングル・チップ・コンピューターＵ１０１のＩ／ＯポートＲＡ４に接続され、データラッチＵ１０４のイネーブル信号ピンは、シングル・チップ・コンピューターＵ１０１のＩ／ＯポートＲＥ０に接続され、データラッチＵ１０５のイネーブル信号ピンは、シングル・チップ・コンピューターＵ１０１のＩ／ＯポートＲＥ１に接続され、データラッチＵ１０３、データラッチＵ１０４、データラッチＵ１０５のストローブ信号端子はいずれもシングル・チップ・コンピューターＵ１０１のＩ／ＯポートＲＥ２に接続されている。

データラッチＵ１０４のデータ出力端子は、駆動チップＵ１１２の入力端子に接続され、駆動チップＵ１１２の出力端子は、１−８通りのリレー制御端子に接続され、駆動チップＵ１１２によってリレーを駆動して動作させ、データラッチＵ１０５のデータ出力端子は、駆動チップＵ１１３の入力端子に接続され、駆動チップＵ１１３の出力端子は、９−１６通りのリレー制御端子に接続され、駆動チップＵ１１３によってリレーを駆動して動作させている。本実施例において、データラッチＵ１０３、データラッチＵ１０４及びデータラッチＵ１０５はいずれも７４ＨＣ３７３チップを用い、駆動チップＵ１１２及び駆動チップＵ１１３はいずれもＵＬＮ２００３Ａチップを用いている。駆動チップＵ１０２のデータ出力端子は、シングル・チップ・コンピューターＵ１０１のＩ／ＯポートＲＢ０−ＲＢ７に接続され、本実施例では、駆動チップＵ１０２として、７４ＨＣ２４４チップが用いられる。

８−１セレクタチップＵ１０８、８−１セレクタチップＵ１０９のデータ入力端子は、電流・電圧センサーＨＡＬＬ＿Ａ３０１乃至電流・電圧センサーＨＡＬＬ＿Ａ３１６の信号出力端子にそれぞれ接続され、８−１セレクタチップＵ１０８の出力端子は、シングル・チップ・コンピューターＵ１０１のＩ／ＯポートＲＡ０に接続され、８−１セレクタチップＵ１０９の出力端子は、シングル・チップ・コンピューターＵ１０１のＩ／ＯポートＲＡ１に接続され、８−１セレクタチップＵ１０８と８−１セレクタチップＵ１０９のデータ選択端子は、シングル・チップ・コンピューターＵ１０１のＩ／ＯポートＲＤ４、ＲＤ５、
ＲＤ６にそれぞれ接続され、本実施例では、８−１セレクタチップＵ１０８及び８−１セレクタチップＵ１０９はいずれも４０５１チップを用いている。本発明における通信用モジュールは、ＲＳ４８５チップＵ１１５を用い、本実施例において、ＲＳ４８５チップＵ１１５として、ＭＡＸ４８７チップが用いられ、ＲＳ４８５チップの電源端子ＶＣＣとデータ送信端子ＤＩには、発光ダイオードがそれぞれ接続され、ＲＳ４８５チップが通常に動作しているか否か、及びデータが通常に送信されたか否かを表示させるようにする。

本発明は、オペアンプＵ１１７ＡとオペアンプＵ１１７Ｂとを組み込んで２段増幅を行い、サーミスタＮＴＣへ出力する信号を増幅して、シングル・チップ・コンピューターＵ１０１のＩ／ＯポートＲＡ５へ入力させ、ポテンショメータＲ１２３の大きさを調整することにより、温度の設定値を変化することができる。本実施例において、オペアンプＵ１１７Ａ及びオペアンプ
Ｕ１１７ＢはＬＭ３５８を用い、サーミスタＮＴＣはＲＴ６０１を用いている。

本発明におけるリモート用モジュールは、シングル・チップ・コンピューターＵ１１６、メモリチップＵ１１８及びスーパーヘテロ無線送受信用モジュールを用いて構成され、メモリチップＵ１１８とシングル・チップ・コンピューターＵ１１６との間ではシリアル通信を行い、スーパーヘテロ無線送受信用モジュールは、シングル・チップ・コンピューターＵ１１６のデータ端子に接続されている。シングル・チップ・コンピューターＵ１１６のデータ端子には、学習時に用いられる発光ダイオードＬＥＤ１０３が接続されている。ブザーＵ１０７は、トライオードＱ１０１によって駆動され発声し、トライオードＱ１０１のベースは、シングル・チップ・コンピューターＵ１０１のＩ／ＯポートＲＣ０に接続されている。

本発明においては、５Ｖのボルテージ・レギュレータ・チップＵ１１４によって＋５Ｖの電源を提供している。
図３を参照すると、同図に示すように、回路は本発明における入力及び表示回路であり、本実施例において、入力キーボードは、４×４キーボードを用い、キーボードの行走査信号出力端子は、シングル・チップ・コンピューターＵ１０１のＩ／ＯポートＲＤ０−ＲＤ４にそれぞれ接続され、キーボードの列走査信号出力端子は、駆動チップＵ１０２の入力ポート２Ａ１−２Ａ４に接続されている。表示用モジュールは、マトリクス型のＬＥＤ表示とＬＣＤ表示に分けられ、本実施例においてＬＣＤ表示は、液晶駆動チップＬＣＤ２０１を用い、液晶駆動チップＬＣＤ２０１は、Ｉ^２Ｃバスを介してデータラッチＵ１０３の出力端子Ｑ２及びＱ３に接続され、Ｉ^２Ｃバスを介して液晶駆動チップＬＣＤ２０１へ表示データを伝送し、液晶表示パネルを駆動して表示させる。

本実施例においてマトリクス型のＬＥＤ表示は、４×８のＬＥＤ表示を用い、シリーズ・パラレルポートチップＵ２０１のシリアルデータ入力端子は、Ｉ^２Ｃバスを介してデータラッチＵ１０３の出力端子Ｑ５に接続され、シリーズ・パラレルポートチップＵ２０１、シリーズ・パラレルポートチップＵ２０２、シリーズ・パラレルポートチップＵ２０３、シリーズ・パラレルポートチップ
Ｕ２０４のシリアル同期信号入力端子は、いずれもデータラッチＵ１０３の出力端子Ｑ６に接続され、シリーズ・パラレルポートチップＵ２０１、シリーズ・パラレルポートチップＵ２０２、シリーズ・パラレルポートチップＵ２０３、シリーズ・パラレルポートチップＵ２０４の表示アレイイネーブル入力端子は、いずれもデータラッチＵ１０３の出力端子Ｑ７に接続され、シリーズ・パラレルポートチップＵ２０１の端子Ｑ７は、シリーズ・パラレルポートチップＵ２０２の端子ＳＥＲに接続され、シリーズ・パラレルポートチップＵ２０２の端子Ｑ７は、シリーズ・パラレルポートチップ
Ｕ２０３の端子ＳＥＲに接続され、シリーズ・パラレルポートチップＵ２０３の端子Ｑ７は、シリーズ・パラレルポートチップＵ２０４の端子ＳＥＲに接続され、シリーズ・パラレルポートチップＵ２０１、シリーズ・パラレルポートチップＵ２０２、シリーズ・パラレルポートチップＵ２０３、シリーズ・パラレルポートチップ
Ｕ２０４のパラレルデータ出力端子は、対応する発光ダイオードにそれぞれ接続され、シリーズ・パラレルポートチップＵ２０１、シリーズ・パラレルポートチップＵ２０２、シリーズ・パラレルポートチップＵ２０３、シリーズ・パラレルポートチップＵ２０４を介して各発光ダイオードを駆動し、点滅させることにより対応する内容を表示させる。本実施例において、シリーズ・パラレルポートチップＵ２０１、シリーズ・パラレルポートチップＵ２０２、シリーズ・パラレルポートチップＵ２０３、シリーズ・パラレルポートチップＵ２０４は、いずれも７４ＨＣ５９５チップを用いている。

図４を参照すると、本実施例では２組の同じ設置を用いており、分割負荷の方式で電気負荷をそれぞれ受け取り、外付け電源線にはトランスフォーマが套設され、トランスフォーマは、クローズドのマグネタイザーを有し、マグネタイザーは外付け電源線に套設され、マグネタイザーにはワイヤが巻き付けられ、ワイヤ出力の一方端は接地され、他方の端はトライオードＱ６０１のベースに接続され、トライオードＱ６０１のエミッタはトライオードＱ６０２のベースに接続され、トライオードＱ６０２のエミッタは接地され、トライオードＱ６０２のコレクタはリレーＫ６０１の制御端子に接続され、外付け電源は、リレーＫ６０１を介して電気機器へ給電する。

電気機器にリーク電流が生じた場合に、Ｌ＿ＩＮとＮ＿ＩＮに流れ込む電流の代数の和はゼロではなく、トランスフォーマのコイルには相互誘導電流が生じられ、ダイオードによって整流した後にＱ６０１をトリガーしてＱ６０２のベースを制御すると共に、Ｑ６０３をトリガーして、シングル・チップ・コンピューターを、Ｑ６０２のベースに高レベルの出力がなく、メインスイッチＫ６０１がターンオフされ、メイン分岐回路には電圧出力がなくて、リーク電流の保護が行われるように制御する構成となっている。リーク電流は３０ｍＡ以下であり、ターンオフ時間は０．０３Ｓよりも小さい。

外付け電源の入力線の中性線と相線との間には、落雷等のサージ電圧の電気機器への損傷を防止するためのバリスタＹＭ６０１が接続されている。外付け電源の入力線の中性線と相線は、電圧センサーＨＡＬＬ＿ＣＶ６０１の端子ＩＮ及びＯＵＴにそれぞれ接続され、外付け電源の電圧が通常電圧であるか否かを検出するために、電圧センサーＨＡＬＬ＿ＣＶ６０１の出力端子は、シングル・チップ・コンピューターＵ１０１のＩ／ＯポートＲＡ２に接続され、本実施例において、電圧センサー
ＨＡＬＬ＿ＣＶ６０１はＣＳ１０ＭＡ−Ｐを用いている。

図５を参照すると、外付け電源は、リレーＫ３０１の入力、中性線を介して外付け電源の出力端子に直接に接続され、相線は電流・電圧センサーＨＡＬＬ＿Ａ３０１に入力され、電流・電圧センサーＨＡＬＬ＿Ａ３０１の電源出力は外付け電源の出力端子に接続され、電流・電圧センサーＨＡＬＬ＿Ａ３０１の信号出力端子は、８−１セレクタチップＵ１０８の入力端子ＸＯに接続されている。同様に、電流・電圧センサーＨＡＬＬ＿Ａ３０２乃至電流・電圧センサーＨＡＬＬ＿Ａ３１６は、電流・電圧センサーＨＡＬＬ＿Ａ３０１と接続手法が同じであり、電流・電圧センサーのそれぞれは、１経路の電気機器の消費電流を制御しており、電気機器に短絡や大き過ぎの電流が生じた場合に、対応する電流・電圧センサーをターンオフさせ、当該経路への給電を停止させる。本実施例において、電圧センサーＨＡＬＬ＿Ａ３０１乃至電圧センサーＨＡＬＬ＿Ａ３１６は、いずれもＣＳ２５−ＮＰ型の電圧センサーを用いている。

本実施例で示された回路と実施の形態は、いずれも家庭用の単相電力に基づく例であったが、本発明は、同様に３８０Ｖの工業用の三相電力にも適用できる。本発明において、３８０Ｖの工業用の三相電力に適用した場合、電流検出用モジュールの数及び制御用モジュールの入出力の接続点の数を増加し、電圧センサー、瞬時保護ダイオード(ＴＶＳ)の型番(３８０Ｖの電圧に適応させ、相線ごとに１つの対応する電圧センサー及び瞬時保護ダイオードがそれぞれ設けられる)を変更すればよい。経路ごとの電源の給電線には、１つの電流検出用モジュール及び１つのリレーが直列に接続され、各電流検出用モジュールの信号出力端子は、１つのデータセレクタのデータ入力端子にそれぞれ接続され、必要とするデータセレクタの数が足りないと、データセレクタの数を増加するだけでよく、各データセレクタのデータ出力端子は、いずれも制御用モジュールの１つのＩ／Ｏポートに接続されている。リーク電流検出用モジュールにおけるトランスフォーマは、三相給電用の入力電線に同時に套設さればよい。工業用の電力の消費電力が大きいため、リレーは、交流コンタクター等のハイパワー電気制御スイッチを用いることができ、あるいはリレーにより交流コンタクター等のハイパワー部品を連動させて給電の制御を図ることができる。

本発明は、モジュール構造により構成され、例えば、各モジュール同士はいずれも対応点数のプラグと組み込んでおり、便利にシステム装置における検出及び処理用モジュールの多少を増加可能となり、実際の必要に応じて、システムにおけるノード数の多少を増加又は低減させることができ、そのアプリケーションに柔軟性を付与する。

本発明は、使用中において、図６に示すように、電源を投入した後に、まずＩ / Ｏポートの設置や、クロックの設置、Ｉ^２Ｃの設置等の初期化を行い、その後、システムは、表示システムの自己検出や、時間チップの自己検出、Ｅ^２ＰＲＯＭの自己検出、制御リレーの自己検出のような自己検出を行い、自己検出が完了した後に、キーボードの走査処理、電流の検出処理、電圧の検出処理、温度の検出処理、リーク電流の検出処理、ワイヤレスリモートの検出処理、シリアル通信処理、タイミングの制御処理を繰り返して行う。

本実施例では本発明の好ましい実施の形態を提供しており、本発明の実施の形態として、
トバイポーラトランジスタ(ＩＧＢＴ)、金属酸化物半導体電界効果型トランジスタ(ＭＯＳＦＥＴ)に代われてもよい。さらに、他の通信プロトコルを用いることにより、遠距離操作及び制御を行うことができる。例えば、ＣＡＮバス、ＴＣＰ/ＩＰプロトコル等がある。

Claims

インテリジェント電気エネルギー管理システム総装置であって、電源モジュールと、制御用モジュールと、記憶用モジュールと、入力用モジュールと、クロック用モジュールと、電流検出用モジュールと、電気制御スイッチとを備え、メモリ装置に設けられた記憶用モジュールは、制御用モジュールのデータ端子に接続され、入力用モジュールは、制御用モジュールのデータ端子に接続され、リアルタイムクロック情報を提供するクロック用モジュールは、制御用モジュールのデータ端子に接続され、電気機器に流れる電流の大きさを検出する電流検出用モジュールの出力端子は、制御用モジュールのデータ端子に接続され、電気制御スイッチの制御端子は、制御用モジュールのデータ端子に接続され、外付け電源は、連通した電気制御スイッチ及び電流検出用モジュールを介して電気機器に電力を与え、電源モジュールの入力端子は、外付け電源に接続され、電源モジュールの出力端子は、それらモジュールのそれぞれに電力を与えることを特徴とうるインテリジェント電気エネルギー管理システム総装置。
請求項１に記載のインテリジェント電気エネルギー管理システム総装置において、入力電源線の温度を検出する温度検出用モジュールをさらに設けており、温度検出用モジュールの感温素子は、入力電源線に密着され、温度検出用モジュールの出力端子は、制御用モジュールのデータ端子に接続され、前記感温素子はサーミスタを用いていることを特徴とする。
請求項１に記載のインテリジェント電気エネルギー管理システム総装置において、外付け電源の電圧を検出する電圧検出用モジュールをさらに設けており、電圧検出用モジュールには、電圧センサーが用いられ、電圧センサーの電源信号の収集端子は、外付け電源の中性線と相線に接続され、電圧センサーの信号出力端子は、制御用モジュールのデータ端子に接続されていることを特徴とする。
請求項１−３のいずれかに記載のインテリジェント電気エネルギー管理システム総装置において、装置情報及び操作情報を示すための発光ダイオードマトリクス又は液晶表示パネルからなる表示用モジュールをさらに設けており、表示用モジュールは、制御用モジュールのデータ端子に接続されていることを特徴とする。
請求項１−３のいずれかに記載のインテリジェント電気エネルギー管理システム総装置において、ワイヤレスリモート情報を受信するワイヤレスリモート用モジュールをさらに設けており、ワイヤレスリモート用モジュールは、制御用モジュールのデータ端子に接続され、前記リモート用モジュールは、シングル・チップ・コンピューターのチップのデータ端子に、無線信号を送受信するためのスーパーヘテロ無線送受信用モジュールを接続しており、シングル・チップ・コンピューターのチップのデータ端子には、メモリチップが接続されていることを特徴とする。
請求項１−３のいずれかに記載のインテリジェント電気エネルギー管理システム総装置において、提示又はアラームためのブザーからなる音声提示用モジュールをさらに設けており、音声提示用モジュールは、制御用モジュールのデータ端子に接続されていることを特徴とする。
請求項１−３のいずれかに記載のインテリジェント電気エネルギー管理システム総装置において、コンピュータと通信するためのＲＳ４８５プロトコルの通信用モジュールをさらに設けており、通信用モジュールは、制御用モジュールのデータ端子に接続されていることを特徴とする。
請求項１−３のいずれかに記載のインテリジェント電気エネルギー管理システム総装置において、バリスタ又は瞬時保護ダイオード(ＴＶＳ)を用いて構成されたサージ電流防止用モジュールをさらに設けており、サージ電流防止用モジュールは、外付け電源線に接続されていることを特徴とする。
請求項１に記載のインテリジェント電気エネルギー管理システム総装置において、前記外付け電源には、リーク電流保護装置が設けられ、リーク電流保護装置は、外付け電源線にクローズドマグネタイザーを套設しており、マグネタイザーにはワイヤが巻き付けられ、ワイヤの一方の端は接地され、他方の端はトライオードのベースに接続され、電源の正極は、トライオードを介して電気制御スイッチの制御端子に接続され、外付け電源は、電気制御スイッチを介して電気機器へ電力を与えていることを特徴とする。
請求項１−３のいずれかに記載のインテリジェント電気エネルギー管理システム総装置において、前記電気制御スイッチには、リレーや、交流コンタクター、サイリスター、光学電気固体リレー、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ (ＩＧＢＴ)、金属酸化物半導体電界効果型トランジスタ (ＭＯＳＦＥＴ)が用いられることを特徴とする。