KR102627335B1 - 스위칭 조립체 및 스위칭 조립체에서 접촉 브리지의 포지션을 측정하기 위한 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 스위칭 조립체(100)를 개시하며, 스위칭 조립체는 특히 고전압 및/또는 고전류 범위를 위한 것이며, 2개의 접촉부들(10) 및 접촉 브리지(20)를 가지고, 접촉 브리지(20)는 브리징 포지션(B) ― 브리징 포지션에서, 접촉 브리지(20)는 전기 전도성 방식으로 접촉부들(10)을 서로 연결함 ― 으로부터 분리된 포지션(T) ― 분리된 포지션에서, 접촉부들(10)은 전기적으로 서로 분리됨 ― 으로 이동가능하며, 스위칭 조립체(100)는 적어도 하나의 검출기 요소(60, 61, 62)를 갖는 검출기(50)를 포함하며, 검출기에 의해, 분리된 포지션(T) 및/또는 브리징 포지션(B)에서의 접촉 브리지(20)의 존재가 검출 가능하고, 검출기(50)는 검출기 요소(60, 61, 62)에 대해 제1 스위칭 포인트(111, 121) 및 제2 스위칭 포인트(112, 122)를 갖는 적어도 하나의 2-포인트 제어기(70, 71, 72)를 포함하고, 스위칭 포인트들(111, 112, 121, 122) 중 적어도 하나는 브리징 포지션(B)과 분리된 포지션(T) 사이의 접촉 브리지(20)의 포지션에 할당된다. 부가하여, 대응하는 방법이 도시된다.
Description
본 발명은 스위칭 조립체, 및 스위칭 조립체에서 접촉 브리지의 포지션을 측정하기 위한 방법에 관한 것이다.
스위칭 조립체들은 특히 고전압 및/또는 고전류 범위에 사용된다. 알려진 실시예들은 2개의 접촉부들, 및 접촉 브리지를 가지며, 접촉 브리지는 브리징 포지션 ― 브리징 포지션에서, 접촉 브리지는 전기 전도성 방식으로 접촉부들을 서로 연결함 ― 으로부터 분리된 포지션 ― 분리된 포지션에서, 접촉부들은 전기적으로 분리됨 ― 으로 이동가능하며, 스위칭 조립체는 적어도 하나의 검출기 요소를 갖는 검출기를 포함하며, 그 검출기에 의해, 분리된 포지션 및/또는 브리징 포지션에서의 접촉 브리지의 존재가 검출 가능하다. 그러나, 종종, 예컨대, 접촉부들 중 하나가 접촉 브리지에 용접되는 결함 상태(fault state)는 검출되지 않거나 또는 개방 또는 폐쇄로서 부정확하게 선언된다. 이는 그러한 스위칭 조립체들을 신뢰할 수 없게 만든다. 다른 알려진 스위칭 조립체들에서, 스위칭 상태는 회로에 전압을 인가하고 접촉부들에 걸친 전압 강하를 측정함으로써 접촉 상태를 결정함으로써 결정된다. 이러한 목적을 위해, 회로에 하나 초과의 스위칭 요소가 있다면, 검사되지 않을 스위칭 요소를 폐쇄할 필요가 있을 것이다. 이것은 힘들다.
본 발명의 목적은 더 신뢰할 수 있고 덜 어려운 해결책을 제공하는 것이다.
본 발명에 따르면, 해결책은, 검출기가 검출기 요소에 대해 제1 스위칭 포인트 및 제2 스위칭 포인트를 갖는 적어도 하나의 2-포인트 제어기를 포함하고, 스위칭 포인트들 중 적어도 하나는 브리징 포지션과 분리된 포지션 사이의 접촉 브리지의 포지션과 연관된다는 점에서 달성된다.
2개의 접촉부들을 갖는 스위칭 조립체에서 접촉 브리지의 포지션을 측정하기 위한 본 발명에 따른 방법의 경우에, 해결책은, 접촉 브리지가 브리징 포지션으로부터 분리된 포지션으로 이동할 때, 제1 출력 신호로부터 제2 출력 신호로의 스위칭이 제1 스위칭 포인트에서 발생하고, 그리고 접촉 브리지가 분리된 포지션으로부터 브리징 포지션으로 이동할 때, 제2 출력 신호로부터 제1 출력 신호로의 스위칭이 제1 스위칭 포인트와 상이한 제2 스위칭 포인트에서 발생하고, 스위칭 포인트들 중 적어도 하나는 브리징 포지션과 분리된 포지션 사이의 접촉 브리지의 포지션에 할당된다는 점에서 달성된다.
본 발명에 따른 해결책은, 분리된 포지션으로부터 멀어지게 또는 브리징 포지션으로부터 멀어지는 이동 동안, 검출기가 결함이 발생할 수 있는 영역, 예컨대 접촉부에 용접되는 접촉 브리지의 불완전한 분리가 발생할 수 있는 영역이 스위핑될(swept)때까지 스위칭하지 않을 것임을 보장한다. 이는 결함 상태의 신뢰할 수 있는 검출을 가능하게 한다. 따라서, 스위칭 조립체 및 방법은 각각, 더 신뢰성있게 이루어진다.
본 발명에 따른 해결책은 다음의 추가의 개량예들 및 실시예들을 이용하여 한층 더 개선될 수 있으며, 이들 각각은 그 자체로 유리하고, 임의의 방식으로 다른 추가의 개량예들 및 실시예들과 조합될 수 있다.
제1 유리한 실시예에 따르면, 스위칭 포인트들 둘 모두는 브리징 포지션과 분리된 포지션 사이의 접촉 브리지의 포지션들에 할당될 수 있다. 여기서, 결함이 발생할 수 있는 영역이 2개의 스위칭 포인트들 사이에 위치될 수 있다. 스위칭 포인트들 중 하나는, 브리징 포지션 또는 분리된 포지션에 매우 가까운 접촉 브리지의 포지션에 할당될 수 있다. 다른 스위칭 포인트는 분리된 포지션 또는 브리징 포지션으로부터 더 멀리있을 수 있다.
유리한 실시예에 따르면, 다른 스위칭 포인트는 브리징 포지션 또는 분리된 포지션에서의 접촉 브리지의 포지션에 할당될 수 있다. 이는, 브리징 포지션 또는 분리된 포지션에서의 접촉 브리지의 신뢰성있는 검출을 가능하게 한다.
추가적인 유리한 실시예에 따르면, 분리된 포지션 또는 브리징 포지션은 제1 스위칭 포인트와 제2 스위칭 포인트에 할당된 포지션들 사이에 위치된 영역에 놓일 수 있다. 따라서, 접촉 브리지가 브리징 포지션 또는 분리된 포지션과 연관된 포지션을 확실히 넘어서 이동했을 때에만 스위칭이 발생할 것이기 때문에, 신뢰성은 한층 더 증가될 수 있다. 이는, 예컨대 접촉 브리지가 추가 요소 상에 이동 가능하게 지지되는 경우들에서 유리할 수 있다.
유리한 실시예에 따르면, 스위칭 포인트들 중 하나는 대략 초과이동(overtravel)의 절반에 위치된 포지션에 할당될 수 있다. 이러한 방식으로, 스위칭 포인트에 도달할 때, 폐쇄 조건에 확실히 도달된 것이 보장될 수 있다.
콤팩트한 실시예에서, 2-포인트 제어기는 검출기 요소의 일부일 수 있다. 이는, 검출기 요소에 통합되거나 또는 검출기 요소와 함께 구성요소를 규정할 수 있다.
대안적인 실시예들에서, 2-포인트 제어기는 검출기 요소와 별개인 요소일 수 있다. 예컨대, 이는 독립적인 구성요소일 수 있다.
2-포인트 제어기는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현될 수 있다. 이는 물리적 구성요소일 수 있거나 또는 단지 소프트웨어 모듈로서 구성될 수 있다.
2-포인트 제어기는 프로그래밍 가능할 수 있다. 특히, 제1 스위칭 포인트 및 제2 스위칭 포인트는 프로그래밍 가능하거나 조정 가능할 수 있다. 스위칭 포인트들은, 예컨대, 측정 신호 강도가 특정 값 미만으로 떨어지거나 또는 특정 값을 초과하는 포인트들로서 규정될 수 있다.
검출기 요소의 출력 신호는 이산적일 수 있다. 이는, 예컨대 디지털 시스템으로의 용이한 통합을 가능하게 한다. 특히, 출력 신호는 2개의 레벨들을 포함할 수 있다.
유리한 실시예에 따르면, 접촉 브리지는 접촉 브리지 캐리어 상에 스프링 장착될 수 있다. 특히, 접촉 브리지는 스위칭 방향을 따라 스프링 장착될 수 있다. 이는, 스프링 힘과의 신뢰성있는 접촉을 가능하게 한다.
쉽고 간단한 측정을 위해, 스위칭 조립체는 표시기 요소를 포함할 수 있으며, 그 표시 요소의 포지션은 검출기 요소에 의해 검출 가능하다. 검출기 요소가 표시기 요소의 포지션을 검출하기 때문에, 검출기는 표시기 요소의 포지션에 따라 스위칭할 수 있다. 여기서, 스위칭 동작은 경로-의존적일 수 있다.
유리한 실시예에 따르면, 스위칭 조립체는 추가적인 검출기 요소를 포함할 수 있다. 이는 스위칭 조립체를 훨씬 더 신뢰성있게 만들 수 있다.
추가적인 검출기 요소는 2-포인트 제어기 및/또는 히스테리시스(hysteresis) 없이 수행될 수 있다.
유리하게, 스위칭 조립체는 각각의 검출기 요소에 대한 2개의 2-포인트 제어기들을 포함할 수 있다. 따라서, 스위칭 조립체는 더 신뢰할 수 있게 될 수 있다.
제1 검출기 요소는 브리징 포지션에 할당될 수 있고, 제2 검출기 요소는 분리된 포지션에 할당될 수 있다. 유리하게, 제1 검출기 요소 및 제2 검출기 요소 둘 모두는 2-포인트 제어기를 가질 수 있다.
짧은 측정 경로를 허용하는 실시예에 따르면, 검출기 요소들은 스위칭 방향에 대해 접선 방향으로 변위될 수 있다.
2개의 상이한 스위칭 포인트들의 존재는 히스테리시스로 지칭될 수 있다. 2-포인트 제어기의 히스테리시스 구역은, 명확하게 규정된 스위칭 동작들을 허용하도록 직사각형일 수 있다.
각각 2개의 출력 신호들을 갖는 2개의 검출기 요소들로, 출력 신호들의 총 4개의 조합들이 가능하다. 이러한 조합들 중 하나는 스위칭 조립체가 확실히 개방되어 있음을, 즉, 접촉 브리지가 분리된 포지션에 확실히 도달했음을 표시할 수 있다. 결합들 중 하나는, 스위칭 조립체가 확실히 폐쇄되었음을, 즉, 접촉 브리지가 브리징 포지션에 확실히 도달했음을 표시할 수 있다. 이들 조합들 중 적어도 하나는, 스위칭 조립체가 결함 상태에 있음을, 즉, 접촉 브리지가 확실히 분리된 포지션에 있지도 않고, 브리징 포지션에도 없음을 표시할 수 있다. 이는, 예컨대, 접촉부들 중 하나가 용접된 상태에 대응할 수 있다. 조합들 중 하나는, 예컨대, 2개의 검출기 요소들의 신호들의 조합이 분리된 포지션과 브리징 포지션 사이의 임의의 가능한 포지션에 대응하지 않으면, 검출기가 결함을 갖는다는 것을 표시할 수 있다.
대안적으로 또는 부가적으로, 적어도 하나의 검출기 요소의 출력 신호들과 적어도 하나의 추가 신호, 특히 스위칭 신호의 조합이 평가될 수 있다. 스위칭 신호는, 예컨대, 접촉 브리지를 직접적으로 또는 간접적으로 이동시키는 스위칭 코일에 대한 여기 신호(excitation signal)일 수 있다. 예컨대, 검출기에 의해 이러한 분리된 포지션이 명확하게 검출되지 않으면서, 스위칭 코일 및 그에 따른 접촉 브리지가 분리된 포지션에 있도록 여기 신호가 설정되면, 이것으로부터 결함이 추론될 수 있다.
유리한 실시예에 따르면, 적어도 하나의 검출기 요소는 스위칭 챔버 외부에 배열될 수 있다. 이는, 예컨대, 검출기 요소를 손상시킬 수 있는 전기 아크들 및/또는 고전압들로부터 보호할 것이다. 2개의 검출기 요소들의 경우에, 검출기 요소들 둘 모두는 유리하게, 특히 검출기의 추가의 민감한 부분들과 함께 스위칭 챔버 외부에 배열된다.
표시기 요소는, 예를 들어, 이동 부분들과의 직접 커플링을 가능하게 하기 위해, 스위칭 챔버 내에 배열될 수 있다.
표시기 요소는 영구 자석을 포함할 수 있다. 표시기 요소는 영구-자기 재료로 이루어질 수 있다. 예컨대, 표시기 요소는 쉽게 검출될 수 있는 높은 자기장 세기를 생성하기 위해 희토류들을 포함할 수 있다.
유리한 실시예에 따르면, 표시기 요소는 스위칭 조립체의 다른, 특히 이동 가능한 부분들에 연결된 별개의 요소일 수 있다. 표시기 요소는, 스위칭 동작 동안 이동하는 스위칭 조립체의 부분들, 예컨대, 접촉 브리지 캐리어에 모션-전달 방식으로 직접적으로 또는 간접적으로 연결될 수 있다.
표시기 요소는, 예컨대 접착제 본딩, 용접 또는 납땜에 의해 다른 부분들에 연결될 수 있다. 또한, 다른 부분들과의 형태 끼워맞춤(form-fit) 또는 억지 끼워맞춤(force-fit) 연결이 가능하다.
추가 실시예에 따르면, 표시기 요소는 접촉 브리지 및/또는 접촉 브리지 캐리어의 일부일 수 있다. 따라서, 컴팩트한 구조적 설계가 가능할 것이다. 예를 들어, 접촉 브리지 또는 접촉 브리지 캐리어의 일부는 자화될 수 있고, 그에 따라 검출기 요소로 측정될 수 있는 자기장을 생성할 수 있다. 다른 측정 방법들의 경우에, 예컨대, 광학 측정의 경우 또는 초음파를 이용한 측정에서, 반사성 표면들이 표시기 요소로서 사용될 수 있다.
자기장의 측정을 가능하게 하기 위해, 적어도 하나의 검출기 요소는 홀 센서를 포함할 수 있다.
용이한 장착을 위해, 적어도 하나의 검출기 요소는 인쇄 회로 기판 상에 배열될 수 있다. 추가의 요소들, 이를 테면, 2-포인트 제어기, 제어 유닛 또는 평가 유닛이 인쇄 회로 기판 상에 제공될 수 있다.
공간-절약 실시예에서, 적어도 하나의 검출기 요소는 블로우 자석 조립체(blow magnet assembly)의 슬롯에 배열될 수 있다. 블로우 자석 조립체는 개방 동안 아크들을 소멸시키는 데 사용될 수 있다.
블로우 자석 조립체는, 일 측에 단일의 넓은 자석을 포함하고 다른 측에 2개의 서브-자석들을 포함할 수 있다. 적어도 하나의 검출기 요소는, 공간을 절약하기 위해 2개의 서브-자석들 사이에 배열될 수 있다.
유리하게는, 적어도 하나의 검출기 요소는 비접촉 방식으로 측정할 수 있다.
유리한 실시예에 따르면, 표시기 요소가 검출기 요소 앞에 위치결정될 때, 표시기 요소에 의해 생성된 자기장은 블로우 자석 조립체에 의해 생성된 자기장과 역평행하게(antiparallel) 검출기 요소에서 이어질 수 있다.
표시기 요소의 자기장은 접촉 브리지가 하나의 포지션에 있을 때, 예컨대 표시기 요소가 검출기 요소 앞에 위치결정될 때 우세할 수 있다. 블로우 자석 조립체의 자기장은 접촉 브리지가 다른 포지션에 있을 때, 예컨대 표시기 요소가 검출기 요소 앞에 위치결정되지 않을 때 우세할 수 있다.
양호한 신호-대-잡음비를 달성하기 위해, 측정에 사용되는 신호 강도들의 차이는, 검출기 요소의 제1 스위칭 포인트로부터 제2 스위칭 포인트로 도달하는 데 필요한 신호 강도보다 클 수 있다. 신호-대-잡음비는 특히, 2 : 1 초과, 특히 5 : 1 초과 또는 10 : 1 초과일 수 있다.
특히, 제1 스위칭 포인트 및 제2 스위칭 포인트에 대응하는 영역은, 발생하는 최소 신호 강도와 최대 신호 강도 사이의 영역의 중앙에 위치될 수 있다. 이는, 외부로부터의 간섭이 측정에 거의 영향을 미치지 않을 수 있음을 의미한다. 간섭의 영향을 낮게 유지하기 위해, 제1 스위칭 포인트 및 제2 스위칭 포인트에 대응하는 영역은, 발생하는 최소 및 최대 신호 강도들에 대한 소정의 최소 거리를 가질 수 있다. 최소 거리는, 제1 스위칭 포인트와 제2 스위칭 포인트 사이의 폭의 약 200%, 바람직하게는 적어도 300%, 특히 적어도 500%에 대응할 수 있다. 최소 거리는, 예상된 간섭 신호의 신호 강도의 약 적어도 200%, 바람직하게는 적어도 300%, 특히 적어도 500%에 대응할 수 있다.
스위칭 프로세스는 자기장의 제로 포인트 주위에서 발생할 수 있다. 제1 스위칭 포인트는 제1 방향의 자기장에 할당될 수 있고, 제2 스위칭 포인트는 제1 방향과 반대인 제2 방향의 자기장에 할당될 수 있다. 여기서, 스위칭 포인트들의 절대 값들은 동일할 수 있다. 예를 들어, 제1 스위칭 포인트는 +0.2mT에 있을 수 있고, 제2 스위칭 포인트는 -0.2mT에 있을 수 있다. 그러한 실시예를 구조적으로 구현하는 것이 특히 용이할 수 있는데, 그 이유는 특별한 스위칭 값들로 프로그래밍될 필요가 없는 이용 가능한 검출기 요소들이 단순히 사용될 수 있기 때문이다.
다음에서, 본 발명은 도면들을 참조하여 유리한 실시예들에 기초하여 예시적으로 더 상세히 설명될 것이다. 이러한 맥락에서 도시된 개개의 유리한 추가 개량예들 및 실시예들은 서로 독립적이며, 그리고 개개의 사용 경우에 이것이 어떻게 필요한지에 따라, 임의의 방식으로 서로 결합될 수 있다.
도면들은 다음을 도시한다:
도 1은 측면으로부터의 스위칭 조립체를 통한 개략적인 단면도;
도 2는 위에서 본 스위칭 조립체를 통한 개략적인 단면도;
도 3은 검출기의 개략도;
도 4는 표시기 요소를 갖는 접촉 브리지 캐리어의 개략적인 사시도;
도 5는 스위칭 조립체의 개략적인 사시도;
도 6은 스위칭 조립체의 개략적인 단면 사시도;
도 7은 스위칭 조립체 내의 2개의 자기장 곡선들의 개략도;
도 8은 검출기 요소의 스위칭 거동의 개략도;
도 9는 스위칭 조립체의 2개의 검출기 요소들의 가능한 스위칭 거동들의 개략도;
도 10은 검출기 요소의 스위칭 거동, 및 접촉 브리지 및 접촉 브리지 캐리어의 이동 특성들의 개략도.
도 1은 측면으로부터의 스위칭 조립체를 통한 개략적인 단면도;
도 2는 위에서 본 스위칭 조립체를 통한 개략적인 단면도;
도 3은 검출기의 개략도;
도 4는 표시기 요소를 갖는 접촉 브리지 캐리어의 개략적인 사시도;
도 5는 스위칭 조립체의 개략적인 사시도;
도 6은 스위칭 조립체의 개략적인 단면 사시도;
도 7은 스위칭 조립체 내의 2개의 자기장 곡선들의 개략도;
도 8은 검출기 요소의 스위칭 거동의 개략도;
도 9는 스위칭 조립체의 2개의 검출기 요소들의 가능한 스위칭 거동들의 개략도;
도 10은 검출기 요소의 스위칭 거동, 및 접촉 브리지 및 접촉 브리지 캐리어의 이동 특성들의 개략도.
도 1 내지 도 6은 스위칭 조립체(100)의 제1 실시예를 도시한다. 스위칭 조립체(100)는 하우징(16)을 포함한다. 2개의 단자 요소들(18)은 스위칭될 회로를 연결하기 위해 외부로부터 접근 가능하다. 2개의 단자 요소들(18)은 전기 절연을 위한 격벽(partition)(17)을 그들 사이에 제공하였다. 부가하여, 검출기(50)의 커넥터(12)가 하우징(16)으로부터 돌출된다.
내부에 제공된 접촉부들(10)은 각각 전기 전도성 방식으로 개개의 단자 요소(18)에 연결된다. 2개의 접촉부들(10)을 서로 연결하기 위해, 이동 가능 접촉 브리지(20)가 제공된다. 접촉 브리지(20)는 전기 전도성 재료로 구성되며, 회로를 폐쇄하도록 2개의 접촉 포인트들(21)에서 접촉부들(10)에 연결되도록 적응된다.
접촉 브리지(20)는, 접촉 브리지 캐리어(25) 상에 이동 가능하게 장착되고 그에 부분적으로 지지된다. 접촉 브리지(20)상의 돌출부(24)는 접촉 브리지 캐리어(25)의 모션 링크(26)에서 스위칭 방향(S)을 따라 이동 가능하다. 접촉 브리지 캐리어(25)는 일 단부 상에서 그 위에 정지부(27)를 형성하며, 이는 돌출부(24)의 이동 및 그에 따른 스위칭 방향(S)을 따른 접촉 브리지(20)의 이동을 제한한다.
접촉 브리지(20)는 스위칭 방향(S)을 따라 작용하는 스프링(23)에 의해 접촉 브리지 캐리어(25)에 대해 선하중을 받는다(preloaded). 도 1에 도시된 분리된 포지션(T)에서, 접촉 브리지(20)는 접촉 요소들(10)을 향해 선하중을 받는다. 접촉 브리지 캐리어(25)는, 예컨대 상세히 도시되지 않은 코일에 의해 구동될 수 있는 드라이브 로드(28)에 기계적으로 고정 연결된다. 스위칭 방향(S)을 따르는 이동 동안, 접촉 브리지(20)는 접촉 브리지(20)가 접촉부들(10)을 전도성으로 연결하는 브리징 포지션(B)에 도달한다. 접촉이 확립된 후에, 스프링(23)이 압축되고, 이동 가능 접촉 포인트들(21)과 고정 접촉부들(10) 사이에 접촉력을 생성하여, 신뢰성있는 접촉을 보장한다. 이 프로세스에서, 접촉 브리지(20)는 접촉 브리지 캐리어(25)에 대해 이동한다.
접촉 브리지(20)의 포지션을 결정하기 위해, 스위칭 조립체(100)는 검출기(50)를 포함한다. 검출기(50)는 표시기 요소(65)에 의해 방출된 자기장(96)을 검출하는 2개의 검출기 요소들(60)을 갖는다. 검출기(50)는 제1 검출기 요소(60, 61) 및 제2 검출기 요소(60, 62)를 포함하고, 스위칭 챔버(15) 외부에 배열되어, 검출기(50)가 고전압들 및 아크들로부터 보호될 것이다. 영구 자석(66)으로서 구성되는 표시기 요소(65)는 스위칭 챔버(15) 내에 배열되고, 접촉부들(10)이 접촉 브리지(20)로부터 분리될 때 발생할 수 있는 고전압들 및 아크들에 둔감하다.
표시기 요소(65)는 접촉 브리지 캐리어(25)에 고정적으로 연결된다. 이는, 예컨대 접착성 본딩, 용접 또는 형태 끼워맞춤에 의해, 접촉 브리지 캐리어(25)의 측면에 부착된다. 표시기 요소(65)는, 예컨대, 높은 자기장 세기들을 생성하기 위해 희토류들을 포함할 수 있다.
제1 검출기 요소(60, 61)는 스위칭 방향(S)을 따라 제2 검출기 요소(60, 62)에 대해 변위된다. 제1 검출기 요소(60, 61)는 분리된 포지션(T)에 할당될 수 있다. 제2 검출기 요소(60, 62)는 브리징 포지션(B)에 할당될 수 있다.
부가하여, 제1 검출기 요소(60, 61) 및 제2 검출기 요소(60, 62)는 접선 방향(U)을 따라 변위되어, 스위칭 방향(S)을 따라 작은 변위를 허용한다.
검출기 요소들(60, 61, 62)은 다른 구성요소들(48)이 또한 제공되는 인쇄 회로 기판(47) 상에 배열된다. 검출기 요소들(60)은, 자기장들을 검출하는 홀 센서들(68)로서 구성된다.
검출기(50)는, 검출기 요소들(60)에 할당된 2-포인트 제어기들(70)을 더 포함한다. 예를 들어, 제1의 2-포인트 제어기(70, 71)는 검출기 요소(60, 61)에 통합될 수 있다. 추가적인 실시예에서, 2-포인트 제어기(70, 72)는 검출기 요소(60) 외부에 배열될 수 있지만, 검출기 요소(60)에 동작 가능하게 연결될 수 있다.
2-포인트 제어기들(70)은, 제1 스위칭 포인트(111, 121) 및 제1 스위칭 포인트(111, 121)와 상이한 제2 스위칭 포인트(112, 122)를 갖도록 구성된다. 2개의 스위칭 포인트들(111, 112, 121, 122) 중 하나는 브리징 포지션(B)과 분리된 포지션(T) 사이의 접촉 브리지(20)의 포지션에 할당된다. 이 포지션은 특히, 결함이 발생할 수 있는 결함 영역 외부에 있다. 예컨대, 접촉부(10)는 과도하게 높은 전류들로 인해 접촉 포인트(21)에 용접될 수 있다. 접촉 브리지(20)가 브리징 포지션(B)으로부터 분리된 포지션(T)으로 이동하게 하려는 시도에서, 이 용접부는, 접촉 브리지(20)가 브리징 포지션(B)으로부터 단지 약간 떨어져, 예컨대 단지 수백 마이크로미터만 이동하는 효과를 가질 수 있다. 그런 다음, 접촉 브리지(20)가 브리징 포지션(B)을 떠났지만, 회로는 아직 신뢰 가능하게 분리되지 않았다. 스위칭 포인트들(111, 112, 121, 122) 중 하나가 결함있는 접촉 브리지(20)가 이동할 수 있는 영역을 넘어서 있다는 사실로 인해, 스위칭 동작이 발생할 때 접촉 브리지(20)가 실제로 완전히 분리된 것이 보장된다. 예컨대, 스위칭 포인트(111, 112, 121, 122)는 포지션에 할당될 수 있으며, 이 포지션에서, 접촉 브리지(20)는 브리징 포지션(B)으로부터 1밀리미터, 2밀리미터, 또는 5밀리미터 떨어져 있다.
스위칭 거동의 설명은 도 8에 의해 예시될 수 있다. 여기서, 검출기 요소(60)의 2-포인트 제어기(70)가 제1 스위칭 포인트(111) 및 제2 스위칭 포인트(112)를 갖는다는 것을 알 수 있다. 스위칭 동작과 관련된 측정된 변수, 예컨대 측정된 자기장이 가로 좌표 상에 플롯화된다. 검출기 요소(60)의 출력 신호(80)는 세로 좌표 상에 도시된다. 출력 신호(80)는 제1 신호 레벨을 갖는 제1 출력 신호(81) 또는 제2 신호 레벨을 갖는 제2 출력 신호(82)를 나타낼 수 있다. 특히, 이는 디지털 출력 신호일 수 있다.
2-포인트 제어기(70)는 히스테리시스를 나타낸다. 측정된 변수가 변화되면, 출력 신호(80)는 경로-의존적일 것이다. 측정된 변수의 신호 강도가 증가하면, 제1 출력 신호(81)로부터 제2 출력 신호(82)로의 스위칭은 제2 스위칭 포인트(112)에서 발생할 것이다. 측정된 변수의 신호 강도가 다시 감소되면, 제1 출력 신호(81)로 다시 스위칭하는 것은 제1 스위칭 포인트(111)에서만 이루어질 것이다. 이어서, 제1 스위칭 포인트(111) 및 제2 스위칭 포인트(112)는 측정된 변수를 따라 이격된다.
유리하게, 스위칭 프로세스는 자기장의 제로 포인트 주위에서 발생한다. 제1 스위칭 포인트(111)는 제1 방향의 자기장에 할당되고, 제2 스위칭 포인트(112)는 제1 방향과 반대인 제2 방향의 자기장에 할당된다. 여기서, 스위칭 포인트들(111, 112)에 속하는 자기장들의 절대 값들은 동일하다. 예를 들어, 제1 스위칭 포인트(111)는 +0.2mT에 있을 수 있고, 제2 스위칭 포인트(112)는 -0.2mT에 있을 수 있다. 그러한 실시예를 구조적으로 구현하는 것이 특히 용이할 수 있는데, 그 이유는 특별한 스위칭 값들로 프로그래밍될 필요가 없는 이용 가능한 검출기 요소들이 단순히 사용되기 때문이다.
도 9는 스위칭 포인트들(111, 112, 121, 122) 및 연관된 포지션들(211, 212, 221, 222)의 포지션들에 대한 다양한 실시예들을 도시한다. 도시된 실시예에서, 분리된 포지션(T)에서, 제2 스위칭 포인트(122) 및 연관된 포지션(222)은 분리된 포지션(T)에 가깝게 배열된다. 분리된 포지션(T) 및 스위칭 포인트(122) 및 그의 연관된 포지션(222)이 또한 일치할 수 있어서, 분리된 포지션(T)의 신뢰성있는 검출을 가능하게 한다.
제1 스위칭 포인트(121) 및 그의 연관된 포지션(221)은 분리 포지션(P)과 브리징 포지션(B) 사이에 위치된다. 더욱이, 제1 스위칭 포인트(121) 및 그의 연관된 포지션(221)은 제2 스위칭 포인트(122)와 그의 연관된 포지션(222), 그리고 브리징 포지션(B)에 할당된 추가 검출기 요소(60)의 2개의 스위칭 포인트들(111, 112) 및 이들의 연관된 포지션들(211, 212) 사이에 위치된다.
오작동 영역의 경계(230)는, 2개의 스위칭 포인트들(121, 122) 사이에 그리고 이들의 연관된 포지션들(221, 222) 사이에 위치된다. 이는, 오동작 영역(230)이 스위핑된 경우에만, 검출기가 검출기 요소(60)를 개개의 다른 출력 신호(81, 82)로 스위칭할 것을 보장한다.
브리징 포지션(B)에 할당된 검출기 요소(60)의 경우에, 스위칭 포인트들(111, 112, 121, 122)은 약간 상이한 방식으로 배열된다. 제1 스위칭 포인트(111) 및 그의 연관된 포지션(211)이 다시 오작동 영역을 넘어서 배열될지라도, 오작동 영역의 경계(230)는 2개의 스위칭 포인트들(111, 112) 사이에 그리고 이들의 연관된 포지션들(211, 212) 사이에 위치되고, 제2 스위칭 포인트(112) 및 그의 연관된 포지션(212)은 브리징 포지션(B) 뒤에 배열된다. 따라서, 브리징 포지션(B)은 제1 스위칭 포인트(111)와 제2 스위칭 포인트(112) 사이에 그리고 이들 스위칭 포인트들과 연관된 개개의 포지션들(211, 212) 사이에 위치된다. 후속하여, 다른 출력 신호(81)로의 스위칭은 여기서, 접촉 브리지(20)가 브리징 포지션(B)에 도달한 후에만 발생할 것이다. 이는, 접촉 브리지(20)가 접촉 브리지 캐리어(25)에 스프링 장착되고, 표시기 요소(65)가 접촉 브리지 캐리어(25) 상에 배열된다는 사실로 인해 가능하다.
도 10은, 방금 설명된 거동에 대응하는 개별 구성요소들의 움직임 거동을 도시한다. 구동 요소, 예컨대 드라이브 로드(28)의 이동이 우측으로 플롯화된다. 이동 구성요소들의 개개의 포지션들은 최상부를 향해 플롯화된다. 접촉 브리지(20)의 이동 곡선(171)은 본질적으로 선형이며, 브리징 포지션(B)에 도달하는 포인트까지 비례한다. 그 이후로, 접촉 브리지(20)의 포지션은 접촉부들(10)과 접촉하게 되는 접촉 포인트들(21)에 의해 차단되기 때문에 더 이상 변하지 않는다. 대조적으로, 접촉 브리지 캐리어(25)의 이동 곡선(172)은, 브리징 포지션(B)에 도달한 후에, 접촉 브리지 캐리어(25)가 또한 마지막으로 최종 포지션에 도달할 때까지 선형적으로 그리고 비례적으로 계속해서 이동한다는 것을 보여준다.
브리징 포지션(B)에 확실히 도달된 것을 보장하기 위해, 스위칭 포인트들(112) 중 하나 및 그와 연관된 포지션(212)은 브리징 포지션(B) 뒤에 위치될 수 있다. 따라서, 스위칭 포인트(112) 및 그의 연관된 포지션(212)은 접촉 브리지의 접촉 영역(160) 및 접촉 브리지 캐리어(25)의 초과이동 영역(161)에 위치된다. 예컨대, 스위칭 포인트(112)는 초과이동 영역(161)의 대략 중앙에, 즉, 스프링(23)의 전체 압축과 접촉 설정 사이의 스프링 이동의 대략 절반에 위치될 수 있다.
따라서, 브리징 포지션(B)은 제1 스위칭 포인트(111)와 제2 스위칭 포인트(112) 사이에 그리고 이들의 연관된 포지션들(211, 212) 사이에 위치된다. 부가하여, 오작동 영역의 경계(230)는, 다시 2개의 스위칭 포인트들(111, 112) 사이에 그리고 이들의 연관된 포지션들(211, 212) 사이에 위치된다. 여기서, 경계(230)는 브리징 포지션(B)과 제1 스위칭 포인트(111) 및 그의 연관된 포지션(211) 사이에 각각 위치된다.
2개의 검출기 요소들(60)의 출력 신호들(80)의 조합으로부터, 스위칭 조립체(100)가 어느 상태에 있는지가 추론될 수 있다. 예를 들어, 분리된 위치(T)에 할당된 검출기 요소(60)의 출력 신호(80)로부터, 접촉 브리지(20)가 분리된 위치(T)를 떠난 반면에, 검출기 요소(60)의 출력 신호(80)로부터는 브리징 포지션(B)(T)에 할당된 것으로 추론될 수 있다면, 접촉 브리지(20)가 브리징 포지션(B)에 아직 도달하지 않은 것으로 추론될 수 있으며, 결함이 존재할 수 있다.
또한, 출력 신호들(80)과 제어 신호의 조합이 분석의 목적으로 사용될 수 있다. 예컨대, 제어 신호가, 접촉 브리지(20)가 브리징 포지션(B)으로부터 멀어지게 이동해야 하지만 대응하는 출력 신호(80)가 브리징 포지션(B)에 할당된 검출기 요소(60)에 존재하도록 이루어지면, 오작동 이를테면 용접부가 존재하는 것으로 결론지을 수 있다.
도 6은 예시적인 실시예에서 사용될 수 있는 자기 측정 원리를 예시한다. 스위칭 조립체(100)는 블로우 자석 조립체(40)를 포함하며, 블로우 자석 조립체(40)는 스위칭 챔버(15)의 일 측 상에 제1 넓은 자석(41) 및 다른 측 상에 2개의 서브-자석들(42)을 포함한다. 블로우 자석 조립체(40)는 스위칭 챔버에서 자기장(94)을 생성하며, 그 자기장(94)은 편향되고, 그에 따라, 접촉 브리지(20)가 접촉부들(10)로부터 분리될 때 발생하는 아크들을 소멸시킨다. 자기장 전도 요소들(45)은 자기 회로를 폐쇄한다.
표시기 요소(65)는 부가적인 자기장(96)을 생성한다. 표시기 요소(65)의 포지션에 따라, 검출기 요소들(60)은 내측방으로 지향된 총 자기장 또는 외측방으로 지향된 총 자기장을 볼 것이다. 여기서, 총 자기장은 2개의 자기장들(94, 96)의 중첩에 의해 설정된다.
검출기(50)는 2개의 서브-자석들(42) 사이의 슬롯(44)에 배열된다.
도 7에서, 검출기(50)의 영역의 자기장들이 도시된다. 여기서, 제1 곡선(151)은, 분리된 포지션(T)에 할당된 검출기 요소(60) 앞에 표시기 요소(65)가 배열되는 상황에 대응한다. 제2 곡선(152)은 브리징 포지션(B)에 할당된 검출기 요소(60) 앞에 표시기 요소(65)가 배열되는 상황에 대응한다. 곡선들(151, 152)은 스위칭 방향(S)을 따라 안내되는 프로브에 의해 측정되는 개개의 자기장을 도시한다. 자기장은 개개의 포지티브 방향으로부터 개개의 네거티브 방향으로 변화되며, 트랜지션은 브리징 포지션(B) 또는 분리된 포지션(T) 근처에 있다. 검출된 자기장이 검출기 요소(60)를 스위칭하는 데 필요한 것보다 훨씬 더 크면, 검출은 임의의 발생 가능한 간섭에 의해 영향을 받을 수 없다. 이러한 방식으로 양호한 신호대 잡음비가 달성될 수 있다.
10 : 접촉부
12 : 커넥터
15 : 스위칭 챔버
16 : 하우징
17 : 격벽
18 : 단자 요소
20 : 접촉 브리지
21 : 접촉 포인트들
23 : 스프링
24 : 돌출부
25 : 접촉 브리지 캐리어
26 : 모션 링크
27 : 정지부
28 : 드라이브 로드
40 : 블로우 자석 조립체
41 : 제1 블로우 자석
42 : 서브-자석들
44 : 슬롯
45 : 자기장 전도 요소들
47 : 인쇄 회로 기판
48 : 구성요소
50 : 검출기
60 : 검출기 요소
61 : 제1 검출기 요소
62 : 제2 검출기 요소
65 : 표시기 요소
66 : 영구 자석
68 : 홀 센서
70 : 2-포인트 제어기
71 : 제1의 2-포인트 제어기
72 : 제2의 2-포인트 제어기
80 : 출력 신호
81 : 제1 출력 신호
82 : 제2 출력 신호
94 : 블로우 자석 조립체의 자기장
96 : 표시기 요소의 자기장
100 : 스위칭 조립체
111 : 제1의 2-포인트 제어기의 제1 스위칭 포인트
112 : 제1의 2-포인트 제어기의 제2 스위칭 포인트
121 : 제2의 2-포인트 제어기의 제1 스위칭 포인트
122 : 제2의 2-포인트 제어기의 제2 스위칭 포인트
151 : 제1 곡선
152 : 제2 곡선
160 : 접촉 영역
161 : 초과이동 영역
171 : 접촉 브리지의 이동 곡선
172 : 접촉 브리지 캐리어의 이동 곡선
211 : 제1의 2-포인트 제어기의 제1 스위칭 포인트와 연관된 포지션
212 : 제1의 2-포인트 제어기의 제2 스위칭 포인트와 연관된 포지션
221 : 제2의 2-포인트 제어기의 제1 스위칭 포인트와 연관된 포지션
222 : 제2의 2-포인트 제어기의 제2 스위칭 포인트와 연관된 포지션
230 : 오작동 영역의 경계
B : 브리징 포지션
S : 스위칭 방향
T : 분리된 포지션
U : 접선 방향
12 : 커넥터
15 : 스위칭 챔버
16 : 하우징
17 : 격벽
18 : 단자 요소
20 : 접촉 브리지
21 : 접촉 포인트들
23 : 스프링
24 : 돌출부
25 : 접촉 브리지 캐리어
26 : 모션 링크
27 : 정지부
28 : 드라이브 로드
40 : 블로우 자석 조립체
41 : 제1 블로우 자석
42 : 서브-자석들
44 : 슬롯
45 : 자기장 전도 요소들
47 : 인쇄 회로 기판
48 : 구성요소
50 : 검출기
60 : 검출기 요소
61 : 제1 검출기 요소
62 : 제2 검출기 요소
65 : 표시기 요소
66 : 영구 자석
68 : 홀 센서
70 : 2-포인트 제어기
71 : 제1의 2-포인트 제어기
72 : 제2의 2-포인트 제어기
80 : 출력 신호
81 : 제1 출력 신호
82 : 제2 출력 신호
94 : 블로우 자석 조립체의 자기장
96 : 표시기 요소의 자기장
100 : 스위칭 조립체
111 : 제1의 2-포인트 제어기의 제1 스위칭 포인트
112 : 제1의 2-포인트 제어기의 제2 스위칭 포인트
121 : 제2의 2-포인트 제어기의 제1 스위칭 포인트
122 : 제2의 2-포인트 제어기의 제2 스위칭 포인트
151 : 제1 곡선
152 : 제2 곡선
160 : 접촉 영역
161 : 초과이동 영역
171 : 접촉 브리지의 이동 곡선
172 : 접촉 브리지 캐리어의 이동 곡선
211 : 제1의 2-포인트 제어기의 제1 스위칭 포인트와 연관된 포지션
212 : 제1의 2-포인트 제어기의 제2 스위칭 포인트와 연관된 포지션
221 : 제2의 2-포인트 제어기의 제1 스위칭 포인트와 연관된 포지션
222 : 제2의 2-포인트 제어기의 제2 스위칭 포인트와 연관된 포지션
230 : 오작동 영역의 경계
B : 브리징 포지션
S : 스위칭 방향
T : 분리된 포지션
U : 접선 방향
Claims (15)
- 스위칭 조립체(100)로서,
상기 스위칭 조립체는 2개의 접촉부들(10) 및 접촉 브리지(20)를 가지고,
상기 접촉 브리지(20)는 브리징 포지션(B) ― 상기 브리징 포지션에서, 상기 접촉 브리지(20)는 전기 전도성 방식으로 상기 접촉부들(10)을 서로 연결함 ― 으로부터 분리된 포지션(T) ― 상기 분리된 포지션에서, 상기 접촉부들(10)은 전기적으로 서로 분리됨 ― 으로 이동가능하며,
상기 스위칭 조립체(100)는 적어도 하나의 검출기 요소(60, 61, 62)를 갖는 검출기(50)를 포함하며, 상기 검출기에 의해, 상기 분리된 포지션(T) 또는 상기 브리징 포지션(B)에서의 접촉 브리지(20)의 존재가 검출 가능하고,
상기 검출기(50)는 상기 검출기 요소(60, 61, 62)에 대해 제1 스위칭 포인트(111, 121) 및 제2 스위칭 포인트(112, 122)를 갖는 적어도 하나의 2-포인트 제어기(70, 71, 72)를 포함하고,
상기 스위칭 포인트들(111, 112, 121, 122) 중 적어도 하나는 상기 브리징 포지션(B)과 상기 분리된 포지션(T) 사이의 상기 접촉 브리지(20)의 포지션에 할당되는,
스위칭 조립체. - 제1 항에 있어서,
상기 스위칭 포인트들(111, 112, 121, 122) 둘 모두는 상기 브리징 포지션(B)과 상기 분리된 포지션(T) 사이의 상기 접촉 브리지(20)의 포지션들에 할당되는,
스위칭 조립체. - 제1 항에 있어서,
다른 스위칭 포인트(111, 112, 121, 122)는 상기 브리징 포지션(B) 또는 상기 분리된 포지션(T)에서 상기 접촉 브리지(20)의 포지션에 할당되는,
스위칭 조립체. - 제1 항에 있어서,
상기 분리된 포지션(T) 또는 상기 브리징 포지션(B)은, 상기 제1 스위칭 포인트(111, 112, 121, 122)와 상기 제2 스위칭 포인트(112, 111, 122, 121)에 할당된 포지션들(211, 212, 221, 222) 사이에 위치된 영역에 놓이는,
스위칭 조립체. - 제1 항 내지 제4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 접촉 브리지(20)는 접촉 브리지 캐리어(25) 상에 스프링 장착되는,
스위칭 조립체. - 제1 항 내지 제4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 스위칭 조립체(100)는 표시기 요소(65)를 포함하며, 상기 표시기 요소(65)의 포지션은 상기 검출기 요소(60, 61, 62)에 의해 검출 가능한,
스위칭 조립체. - 제1 항 내지 제4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 스위칭 조립체(100)는 추가의 검출기 요소(60, 62, 61)를 포함하는,
스위칭 조립체. - 제1 항 내지 제4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 스위칭 조립체(100)는 각각의 검출기 요소(60, 61, 62)에 대한 2개의 2-포인트 제어기들(70, 71, 72)을 포함하는,
스위칭 조립체. - 제1 항 내지 제4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 검출기 요소(60, 61, 62)는 스위칭 챔버(15) 외부에 배열되는,
스위칭 조립체. - 제6 항에 있어서,
상기 표시기 요소(65)는 영구 자석(66)을 포함하는,
스위칭 조립체. - 제1 항 내지 제4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 검출기 요소(60, 61, 62)는 홀 센서(68)를 포함하는,
스위칭 조립체. - 제1 항 내지 제4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 검출기 요소(60, 61, 62)는 인쇄 회로 기판(47) 상에 배열되는,
스위칭 조립체. - 제1 항 내지 제4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 검출기 요소(60, 61, 62)는 블로우 자석 조립체(40)의 슬롯(44)에 배열되는,
스위칭 조립체. - 제1 항 내지 제4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 접촉 브리지(20)의 포지션의 측정에서 발생하는 신호 강도들의 차이는, 상기 검출기 요소(60)의 제1 스위칭 포인트(111, 112, 121, 122)로부터 제2 스위칭 포인트(112, 111, 122, 121)에 도달하는데 필요한 신호 강도들의 차이보다 적어도 500% 더 큰,
스위칭 조립체. - 2개의 접촉부들(10)을 갖는 스위칭 조립체(100)에서 접촉 브리지(20)의 포지션을 측정하는 방법으로서,
상기 접촉 브리지(20)는 브리징 포지션(B) ― 상기 브리징 포지션(B)에서, 상기 접촉 브리지(20)는 전기 전도성 방식으로 상기 접촉부들(10)을 서로 연결함 ― 으로부터 분리된 포지션(T) ― 상기 분리된 포지션(T)에서, 상기 접촉부들(10)은 서로 전기적으로 분리됨 ― 으로 이동가능하고,
상기 접촉 브리지(20)가 상기 브리징 포지션(B)으로부터 상기 분리 포지션(T)으로 이동할 때, 제1 출력 신호(81)로부터 제2 출력 신호(82)로의 스위칭은 제1 스위칭 포인트(111, 112, 121, 122)에서 발생하며, 그리고 상기 접촉 브리지(20)가 상기 분리된 포지션(T)으로부터 상기 브리징 포지션(B)으로 이동할 때, 제2 출력 신호(82)로부터 제1 출력 신호(81)로의 스위칭은 제1 스위칭 포인트(111, 112, 121, 122)와 상이한 제2 스위칭 포인트(112, 111, 122, 121)에서 이루어지며, 상기 스위칭 포인트들(111, 112, 121, 122) 중 적어도 하나는 상기 브리징 포지션(B)과 상기 분리된 포지션(T) 사이의 접촉 브리지(20)의 포지션에 할당되는,
2개의 접촉부들을 갖는 스위칭 조립체에서 접촉 브리지의 포지션을 측정하는 방법.
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