MX2008015294A

MX2008015294A - Gfci con capacidades de autoprueba y anuncio remoto.

Info

Publication number: MX2008015294A
Application number: MX2008015294A
Authority: MX
Inventors: Albert Zaretsky; Roger M Bradley
Original assignee: Leviton Manufacturing Co
Priority date: 2006-06-01
Filing date: 2007-06-01
Publication date: 2008-12-12
Also published as: CN101490920A; CN101490920B; WO2007143576A2; US7911746B2; CA2654135C; US20080007879A1; CA2654135A1; WO2007143576A3

Abstract

Se describen métodos y técnicas para un dispositivo GFCI inteligente (IGFCI) que tiene un microcontrolador programado para ejecutar auto-prueba sobre una base periódica y comunicar los resultados de esta prueba a un dispositivo de monitoreo remoto tal como una computadora de registro central remota; en algunas ejecuciones, con comunicación de dos vías (bidireccional), una pluralidad de dispositivos IGFCI de auto-prueba pueden ser probados y restablecidos sistemáticamente desde un dispositivo remotamente ubicado para reducir la disrupción a los usuarios; el dispositivo IGFCI se puede configurar para que se restablezca automáticamente o se restablezca manualmente al momento de la aplicación de potencia AC al dispositivo.

Description

GFCI CON CAPACIDADES DE AUTOPRUEBA Y ANUNCIO REMOTO CAMPO DE LA INVENCION Esta invención se refiere a dispositivos de interrupción de circuito borrable, y de manera más particular a un dispositivo de interruptor de circuito de falla por puesta a tierra (GFCI) con capacidades de auto-prueba y anuncio remoto.

ANTECEDENTES DE LA INVENCION Los interruptores de circuito de falla por puesta a tierra (GFCI) fueron desarrollados para cumplir una necesidad para que un dispositivo pudiera detectar el flujo de corriente anormal (por lo regular de fase a tierra) y en consecuencia interrumpir la potencia al sistema eléctrico en el cual ocurrió la falla. De esta forma, el dispositivo protege a las personas contra un choque eléctrico, incendio, etcétera. La detección de corrientes de falla por puesta a tierra en el orden de miliamperios puede ser detectada, concurrente con corrientes de carga tales como 10 a 100 amps . Por lo tanto, en la ausencia de una falla por puesta a tierra, el GFCI puede permitir la conexión de potencia de corriente alterna (AC) a cargas eléctricas de corriente descendente y salidas de receptáculo. Cuando se detecta una falla por puesta a tierra, el GFCI puede abrir contactos para desconectar la potencia AC a la carga. Cuando se detecta una falla por puesta a tierra, un GFCI puede interrumpir tanto las lineas de fase como neutral. Por lo tanto, los usuarios quedan protegidos contra fallas de fase a tierra, incluso si los cables de fase y neutrales son conmutados de manera inadvertida. Sin embargo, un defecto de cableado del GFCI puede ocasionar una pérdida de protección para algunos receptáculos (salidas de pared) . Los GFCI de receptáculo pueden estar cableados para proteger una "salida sencilla", o pueden estar cableados como dispositivos de "paso" para proteger la salida frontal del GFCI y las salidas corriente abajo. En la nueva construcción, los GFCI por lo regular serán instalados previo a que se aplique la electricidad. Esto puede producir como resultado un posible defecto de cableado, ya que la caja de cableado contiene dos pares de cables de fase y neutral, los cuales no son fácilmente identificables como linea y carga. En consecuencia, existe una posibilidad de que un instalador pudiera conectar de manera inadvertida el lado de la linea del cableado AC al lado de carga del GFCI lo cual puede crear un peligro potencial. Además del defecto de cableado, los GFCI también pueden estar sujetos a otros modos de falla.

Estos modos de falla pueden ser causados por condiciones operativas anormales tales como una calidad de suministro AC deficiente, mal uso o acción química sobre las partes de los GFCI . Para asegurar la operación confiable, los dispositivos GFCI pueden incorporar un botón de PRUEBA, en el exterior del dispositivo GFCI, el cual cuando es presionado, ocasiona que los contactos se abran y que la potencia sea removida del circuito eléctrico protegido por el GFCI. Después de una prueba, el GFCI puede ser restablecido a su condición operativa normal presionando un botón de RESTABLECER, en el exterior del GFCI que, cuando es presionado, simula una falla por puesta a tierra. Esta falla por puesta a tierra simulada ocasiona que la circuiteria interna responda como si hubiera ocurrido una falla por puesta a tierra real. Los componentes internos, la circuiteria y los mecanismos mecánicos son entonces puestos en ejercicio y probados. Si los mecanismos internos del GFCI están funcionando correctamente, los contactos del interruptor de circuito se cierran y la potencia es restablecida a los receptáculos . Los usuarios pueden recibir instrucciones para probar el GFCI periódicamente y reemplazar los dispositivos que falla. Sin embargo, los usuarios no pueden probar sus GFCI sobre una base regular, en caso de poder hacerlo, incluso cuando instrucciones visibles son colocadas en los GFCI mismos. La conflabilidad del GFCI también se puede ver comprometida por un corte de potencia y el sobrevoltaje momentáneo correspondiente cuando se restablece la potencia. La restauración de la potencia puede ocasionar corrientes de fuga eléctricas grandes de voltaje y que la corriente aparezca en la linea de potencia, creando asi una posibilidad de falla del componente de GFCI. Por lo tanto, un GFCI debería ser probado posteriormente a la restauración de potencia. Edificios comerciales y complejos industriales/administrativos, con múltiples pisos, por lo general pueden tener muchos GFCI. Por ejemplo, los GFCI pueden estar ubicados en los baños, en depósitos de utilidad, áreas de cocina y salidas de receptáculo exteriores. Múltiples complejos de edificios, tales como un campo, un complejo de edificios gubernamentales, centro corporativo, etcétera, pueden tener cientos de dichas áreas de GFCI para protección del personal contra riesgos de choque. La prueba de los GFCI para asegurar la función correcta puede presentar un problema logístico cuando se prueba un número grande de GFCI, por ejemplo, en un edificio grande o complejo industrial /administrativo. Si está involucrado un número suficiente de GFCI, el personal puede ser permanentemente empleado para presionar los botones de PRUEBA y RESTABLECIMIENTO en los GFCI y asegurar que todos los GFCI sean probados sobre una base regular, tal como mensualmente . También, el registro de los GFCI que han sido probados, y los que no han sido probados, se puede convertir en una tarea grande propensa a errores y mala comunicación. Para asegurar la protección del personal contra riesgos de choque debido a las fallas a tierra, los GFCI en ambientes residenciales y comerciales deben ser instalados correctamente y los GFCI deben ser probados de manera regular.

SUMARIO DE LA INVENCION Se describen métodos y técnicas para un dispositivo GFCI inteligente (en lo sucesivo IGFCI) que tiene un microcontrolador programado para ejecutar la auto-prueba sobre una base periódica y comunicar los resultados de esta prueba a un dispositivo de monitoreo remoto tal como una computadora de registro central remota. En algunas ejecuciones, con la comunicación de dos vias (bidireccional ) , una pluralidad de dispositivos IGFCI de auto-prueba pueden ser probados y restablecidos sistemáticamente a partir de un dispositivo ubicado remotamente para reducir la disrupcion a los usuarios. El dispositivo IGFCI se puede configurar para que sea restablecido automáticamente o para que sea restablecido manualmente al momento de la aplicación de potencia AC al dispositivo. En la ejecución de restablecimiento automático, el IGFCI es restablecido automáticamente cerrando los contactos de relé al momento de la aplicación de potencia AC. En la ejecución de restablecimiento manual, el IGFCI tiene que ser restablecido manualmente por el usuario o por el circuito del microcontrolador antes que el IGFCI pueda operar. En una modalidad, el dispositivo IGFCI puede incluir un circuito GFCI para manejar una condición de falla y un circuito inteligente basado en un microcontrolador u otro circuito de procesador. El circuito GFCI incluye un circuito de detección/apreciación de falla para hacer y romper una trayectoria conductora entre los lados de linea y carga de una linea de potencia en respuesta a una condición de falla tal como una falla por puesta a tierra. El circuito GFCI también incluye funcionalidad de auto-prueba que comprende un medio de prueba, tal como un botón de prueba, para romper la trayectoria conductora y un medio de restablecimiento, tal como un botón de restablecimiento, para restablecer la trayectoria conductora. El circuito inteligente puede iniciar la función de auto-prueba y comunicar los resultados de la prueba a un dispositivo remoto. El IGFCI comprende un circuito de comunicación configurado para operar de acuerdo con una técnica de comunicación tal como técnicas de portadora de linea de potencia. El circuito inteligente, el cual es independientemente del circuito GFCI, puede ser utilizado con cualquier dispositivo de interrupción de circuito borrable que se pueda restablecer. Ejemplos de dispositivos de interrupción de circuito borrables que se pueden utilizar con el dispositivo IGFCI de la presente invención incluye, pero no se limitan a, un interruptor de circuito de fuga de aparato (ALCI) , un interruptor de circuito de fuga de equipo (ELCI), un interruptor de circuito de detección de inmersión borrable (IDCI) , un interruptor de circuito de falla de arco (AFCI) y una combinación de AFCI/GFCI. El microcontrolador se puede programar utilizando software para controlar el circuito de comunicación y el circuito de auto-prueba del IGFCI. El microcontrolador puede anunciar (transmitir) la ocurrencia de un evento de temporizador, tal como un temporizador de 30 días, para probar el circuito GFCI para una computadora de registro central remota. El circuito de auto-prueba puede ser habilitado por el microcontrolador para iniciar una auto-prueba del GFCI. Por ejemplo, el microcontrolador puede simular una falla por puesta a tierra ejecutando una operación de auto-prueba que incluye la abertura y cierre de los contactos de relé del GFCI durante un periodo de tiempo que incluye un número de ciclos de AC, tal como dos ciclos AC o menos, dependiendo en los requerimientos de abertura/cierre del contacto. El periodo de tiempo para el cierre y abertura de los contactos principales y la dirección única del GFCI, asi como otra información o estado se pueden anunciar (transmitir) a la computadora de registro central remota. El microcontrolador puede incluir software para habilitar los anunciadores locales cuando se aplica la potencia por primera vez al GFCI y se ejecuta una secuencia de prueba de usuario (rutina de botón de prueba y de botón de restablecimiento) . Los anunciadores locales pueden incluir dispositivos de indicador visual (por ejemplo, LED) y/o dispositivos de indicador audible (por ejemplo, piezo vibradores). Además, el software puede analizar diversas condiciones de contacto de relé. Una condición de falla por puesta a tierra puede ser determinada por una rutina de interrupción la cual es generada mediante la detección de la abertura del contacto de relé sin la ocurrencia de una condición de APAGADO de potencia previa o interrupción de temporizador de 30 dias. La transferencia a un programa de falla por puesta a tierra puede entonces ocurrir, lo cual a su vez, puede habilitar varios puertos de salida hasta que se reconoce una rutina de depuración para restablecer el GFCI . El temporizador de 30 días u otro intervalo interno puede ser generado incrementando el contenido de una dirección de memoria cada vez que se recibe un impulso de ciclo de 60 AC a través de un puerto de entrada. Otras características incluían técnicas de prueba integrada (BIT) para probar circuitos y componentes del IGFCI . Por ejemplo, una bobina de relé puede ser probada pasando una pequeña corriente a través de la bobina y monitoreando la corriente a través de la bobina de relé, lo cual prueba la bobina para continuidad sin abrir los contactos . El IGFCI puede activar los anunciadores locales para proporcionar una advertencia audible y visual al momento de la detección de una condición de defecto de cableado o una falla para probar el GFCI dentro de un periodo de 30 días. En aplicaciones con muchos GFCI, el IGFCI puede proporcionar monitoreo y prueba de los GFCI desde un registrador central remoto. El dispositivo IGFCI puede detectar la presencia de voltaje ya sea en el lado de la línea o en el lado de carga de los contactos de relé del circuito GFCI. El microcontrolador, bajo el control de programa, continuamente puede explorar entradas y tomar decisiones tales como el momento en que ha ocurrido un intervalo de 30 días y por lo tanto habilitar los anunciadores locales. Lo anterior ha enfatizado, de manera más bien amplia, la característica preferida de la presente invención de manera que aquellos expertos en la técnica puedan entender mejor la descripción detallada de la siguiente invención. Características adicionales de la invención se describirán en lo sucesivo, las cuales forman la materia sujeta de las reivindicaciones de la invención. Aquellos expertos en la técnica podrán apreciar que fácilmente pueden utilizar los conceptos descritos y la modalidad específica como una base para el diseño o modificación de otras estructuras a fin de levar a cabo los mismos propósitos de la presente invención y que dichas otras estructuras no se apartan del espíritu y alcance de la invención en su forma más amplia.

BREVE DESCRIPCION DE LAS FIGURAS Otros aspectos, características y ventajas de la presente invención serán más aparentes a partir de la siguiente descripción detallada, las reivindicaciones anexas, y las figuras acompañantes en donde elementos similares tienen números de referencia similares, en las cuales : La figura 1 es un diagrama en bloques de un interruptor de circuito de falla por puesta a tierra inteligente (IGFCI) que tiene capacidades de auto-prueba y comunicaciones, de acuerdo con una modalidad de la invención; La figura 2A ilustra un esquema de un GFCI inteligente con funcionalidad de restablecimiento automático, de acuerdo con una modalidad de la invención; La figura 2B ilustra un esquema de un GFCI inteligente con funcionalidad de restablecimiento manual, de acuerdo con una modalidad de la invención; Las figuras 3-6 son diagramas de flujo de una ejecución de un GFCI inteligente que tiene una comunicación de una via sin la funcionalidad de auto-prueba; y Las figuras 7-12 son diagramas de flujo de una ejecución que tiene comunicación de dos vías y funcionalidad de auto-prueba.

DESCRIPCION DETALLADA DE LA INVENCION La presente descripción analiza métodos y técnicas para probar de manera automática uno o más GFCI y posteriormente comunicar (anunciar) los resultados a un registrador central remoto para propósitos de registro, evidenciando asi la necesidad de pruebas manuales que consumen tiempo. El GFCI incluye un microcontrolador el cual proporciona capacidad de comunicación remota y auto-prueba, en lo sucesivo denominado como un GFCI inteligente (IGFCI) . La función de auto-prueba se puede configurar como un restablecimiento automático o restablecimiento manual y la característica de comunicación remota se puede configurar como de una vía (unidireccional desde el GFCI) o de dos vías (bidireccional) . La función de auto-prueba y las características de comunicación remota se pueden ejecutar de manera independiente. El dispositivo IGFCI se puede configurar para que sea restablecido automáticamente o para que sea restablecido en forma manual al momento de la aplicación de potencia AC al dispositivo. En la ejecución de restablecimiento automático, el IGFCI es restablecido automáticamente cerrando los contactos de relé al momento de la aplicación de potencia AC. En la ejecución de restablecimiento manual, el IGFCI tiene que ser restablecido manualmente por el usuario por el circuito del microcontrolador antes que el IGFCI pueda ser operativo. La figura 1 ilustra un diagrama en bloques 100 de una ejecución de un dispositivo IGFCI de anuncio remoto y auto-prueba 106 con la capacidad para establecer comunicación con un registrador central remoto 116, el cual no es parte de la invención. El dispositivo IGFCI 106 incluye un GFCI 102 acoplado a los contactos de relé de interrupción de potencia 120 para hacer y romper una trayectoria conductora entre los lados de linea y carga de una linea de potencia. Por ejemplo, al momento de la ocurrencia de una condición de falla por puesta a tierra o de oprimir un botón de PRUEBA, GFCI puede romper la trayectoria conductora abriendo los contactos de relé y desconectando el lado de la linea del lado de la carga. Esto con frecuencia se denomina como desconexión del GFCI. El GFCI 102 también incluye un botón de RESTABLECIMIENTO el cual permite a un usuario restablecer el dispositivo cerrando los contactos de relé, restableciendo asi la trayectoria conductora. El IGFCI 106 incluye un circuito inteligente 104 con un microcontrolador 110 u otro procesador con la capacidad para ser programado a fin de ejecutar software u otras instrucciones para controlar la operación del IGFCI 106. El microcontrolador 110 recibe una señal de PRUEBA desde el GFCI para determinar el estado del botón de PRUEBA y señales de LÍNEA y señales de CARGA derivadas de las señales de potencia del lado de linea y lado de carga respectivamente para determinar el estado de los contactos de relé 120. Tal como se explica con mayor detalle a continuación, con base en el estado de estas señales, el microcontrolador 110 ejecuta una operación de auto-prueba en el GFCI 102 enviando señales de AUTO-RESTABLECIMIENTO y AÜTO-PRÜEBA al GFCI. El microcontrolador 110 incluye medios de anuncio local tales como un indicador visual 122 (por ejemplo, LED) e indicador audible 124 (por ejemplo, dispositivo piezo vibrador) para proporcionar a un usuario información y/o estado referente al GFCI . El microcontrolador 110 puede incluir rutinas de software para ejecutar la función de auto-prueba. En una modalidad, el microcontrolador 110 mantiene un temporizador basado en software, tal como un temporizador de 30 días, para iniciar la función de auto-prueba. Al momento de recibir una señal desde el temporizador, se puede habilitar una subrutina de software que incluya la ejecución de una rutina de auto-prueba con la siguiente secuencia de pasos. Primero, el microcontrolador 110 envia una señal al GFCI para cerrar los contactos de relé 120 del GFCI. En una modalidad, un conmutador de semiconductor, en paralelo con un botón de prueba manual, es energizado por una señal desde el puerto de salida del microcontrolador. A continuación, el microcontrolador detecta si los contactos 120 están abiertos por una duración tal como uno a dos ciclos AC del voltaje de linea. Dos ciclos de voltaje de linea abierta tienen pocas probabilidades de tener un efecto sobre cualquier carga. El microcontrolador entonces detecta los contactos de relé cerrados 120. Cada uno de los eventos en la secuencia de auto-prueba (temporizador de 30 días, contactos cerrados, contactos abiertos, contactos cerrados) y una dirección única del GFCI particular son anunciados (transmitidos) , mediante la transmisión de un paquete codificado de información a través de un circuito de comunicación 108 al registrador central remoto 116. El registrador central 116 puede ser parte de un sistema de computadora central. El paquete codificado puede incluir la dirección GFCI y los resultados de la secuencia de prueba. La dirección de cada GFCI puede ser establecida por un conmutador de paquete en línea dual (DIP) o enlaces soldados, por ejemplo. El circuito inteligente 104 está configurado de acuerdo con un esquema de "entrada registrada", en donde el estado de las entradas del circuito es registrado siempre que el circuito recibe una determinada señal y se emprende la acción apropiada dependiendo del estado de las entradas. Tal como se describe a detalle a continuación, las entradas registradas incluyen una señal de prueba derivada de un circuito de prueba, y señales de CARGA y LÍNEA derivadas de las entradas de carga y línea respectiva del IGFCI . El conductor neutral del lado de línea del IGFCI se utiliza como una referencia de tierra (GND) de manera que el microcontrolador registra las entradas en el borde de voltaje de salida positiva (+ve) del ciclo de potencia AC . En una modalidad, el GFCI 102 incluye un relé de trabajo continuo. Los contactos de interrupción de potencia 120 son parte del relé que normalmente está activo y mantiene los contactos de interrupción de potencia AC cerrados. La corriente a la bobina de relé puede ser proporcionada a través de un conmutador electrónico, tal como transistor de voltaje alto. Cuando el GFCI detecta una falla por puesta a tierra, éste dispara un pestillo electrónico, tal como un rectificador de silicio controlado (SCR) (que no se muestra) , para conducir corriente la cual apaga el conmutador electrónico desenergizando asi la bobina de relé y abriendo los contactos de interrupción de potencia 120. Cuando se requiere la prueba del GFCI, el circuito inteligente 104 envía una señal al GFCI 102 para energizar (encender) el relé el cual cierra los contactos de relé que están en paralelo con un botón de prueba del GFCI lo que ocasiona que los contactos del relé se abran. Posteriormente, se inicia la secuencia de restablecimiento. Esto produce una falla por puesta a tierra simulada, ocasionando que el circuito GFCI dispare el pestillo electrónico y cierre los contactos de interrupción de potencia. Por lo tanto, todas las partes eléctricas y mecánicas del GFCI son probadas. El circuito del microcontrolador 110 confirma que los contactos de interrupción de potencia se han abierto registrando sus entradas. Si los contactos se confirman como abiertos, entonces el circuito del microcontrolador 110 desenergxza el relé del circuito de prueba y enciende un transistor de restablecimiento el cual, a su vez, restablece el SCR a un estado no disparado (es decir, de no conducción) . Cuando el transistor de restablecimiento es APAGADO, el SCR permanece sin ser disparado. Esto permite que se encienda el transistor de voltaje alto, energizando la bobina de relé y cerrando los contactos de interrupción de potencia 120. El circuito del microcontrolador 110 confirma que los contactos se han cerrado registrando sus entradas. La prueba se puede lograr dentro de unos pocos ciclos de la potencia AC para ocasionar una disrupción mínima, en caso que la hubiere, para aparatos o cargas de corriente descendente. El microcontrolador 110 proporciona la flexibilidad para analizar diversas condiciones relacionadas con la operación del GFCI. Por ejemplo, la fuga a tierra de aparatos con frecuencia tiene un patrón de fuga conocido (firma) peculiar para cada tipo de dispositivo. Por ejemplo, un refrigerador fuga corriente cuando su calentador de "alambres de gran resistencia eléctrica" se ENCIENDE mientras que una lavadora fuga corriente a tierra cuando está en su ciclo de lavado o enjuague. El microcontrolador 104 se puede configurar para analizar la condición de fuga incluyendo la magnitud y tiempo de la fuga en cualquier periodo durante diversos modos de aplicación del dispositivo. Esta información puede ser almacenada en la memoria del microcontrolador y comparada continuamente con valores reales instantáneos. Cualquier desviación, además de la desconexión de un disyuntor, se puede anunciar utilizando un enlace de radiofrecuencia (RF) , por ejemplo, al registrador central remoto. También, la duración de un mal funcionamiento se puede factorizar antes de la desconexión del GFCI . El microcontrolador también se puede programar para anunciar diversos niveles de fuga o magnitud de corriente absoluta de manera que se puedan emitir advertencias para impedir la falla y/o posible incendio. Un circuito de comunicación 108 está acoplado al circuito del microcontrolador 104 para permitir la comunicación entre el IGFCI 106 y el registrador central remoto 116. El circuito de comunicación 108 puede transmitir información, incluyendo pero no limitado a una señal de temporizador de 30 dias que indique que es tiempo de probar el GFCI, una señal de auto-prueba que indique que se ha ejecutado una función de auto-prueba, una señal de estado de prueba (éxito o falla de la función de auto-prueba) , una señal de falla por puesta a tierra que indique la ocurrencia de una condición de falla por puesta a tierra, una señal de defecto de cableado que indique que el dispositivo ha sido defecto de cableado. El circuito de comunicación 108 puede ser energizado a partir de un suministro de potencia del GFCI (que no se muestra) , un suministro de potencia del circuito de microcontrolador u otra fuente de suministro de potencia. En una ejecución, el circuito de comunicación 108 puede incluir un transmisor para permitir comunicaciones de una via desde el IGFCI al registrador central o a un transceptor para permitir comunicaciones de dos vias (bidireccionales) entre el IGFCI y el registrador central. El circuito de comunicación 108 se puede ejecutar utilizando técnicas de portadora de linea de potencia las cuales se pueden utilizar para diversas aplicaciones de control remoto, tales como controles de iluminación. Las técnicas de portadora de linea de potencia involucran la súper posición de una alta frecuencia (con relación a la señal de potencia AC de 60 Hz) sobre el voltaje de linea AC. Los protocolos de portadora de linea de potencia (es decir, formatos de datos) incluye X10, Cebus y Echelon. Cada uno de estos sistemas utiliza un protocolo único que incluye una frecuencia de portadora, tasa de transferencia de bits, formato de código, direcciones únicas, lista de comandos, etcétera para transmitir una acción a un receptor remoto. Los sistemas Cebus y Echelon son protocolos de comunicación de dos vías, que utilizan circuitería de transceptor para reconocimiento. El Sistema X10 es un protocolo de comunicación de una vía. El circuito de comunicación 108 se puede ejecutar utilizando otras técnicas de comunicación. Por ejemplo, se pueden utilizar transmisores de radio frecuencia (RF) los cuales tienen un rango de más de 100 pies (30.48 metros), son más pequeños y consumen menos potencia que los transmisores de línea de potencia equivalentes. La transmisión de una señal a través de la línea de potencia requiere una potencia relativamente alta y componentes de transmisión grandes incluyendo un transistor de accionamiento de línea y transformador de salida de aislamiento de línea. Por lo tanto, al utilizar técnicas de transmisión RF de baja potencia se puede reducir el tamaño y el requerimiento de empaque de un GFCI. Sin embargo, un rango de 100 pies (30.48 metros) puede no ser suficiente para transmitir los datos a una computadora de registro únicamente a unos cuantos edificios de distancia. En otra técnica, un transceptor puede estar ubicado en un registrador central, en el centro de un edificio por ejemplo. El transceptor central puede recibir señales desde diversos GFCI dentro de una distancia especificada. El transceptor puede ser una linea de potencia o un transceptor RF el cual después reenvía (retransmite) las señales sobre una distancia mayor . La portadora de linea de potencia, o protocolos RF Echelon o RF Cebus pueden incluir circuiteria para manejar la sensibilidad al ruido. Debido a que las señales provenientes de cualquiera de los GFCI pueden ser poco frecuentes, la conflabilidad de transmisión mejorada se puede obtener a través de múltiples transmisiones de cada paquete de código desde el GFCI al transceptor y desde el transceptor al registrador central. Además, el transceptor central puede incluir técnicas de transmisión de dos vías, las cuales facilitan los reconocimientos de señales, mejorando además la conflabilidad de transmisión de larga distancia. Un suministro de potencia (que no se muestra) puede proporcionar al circuito inteligente 104 la potencia en caso que los contactos de potencia AC 120 estén abiertos y que el dispositivo GFCI esté defecto de cableado. De manera alternativa, el método de comunicación puede incluir frecuencia de audio (AF) la cual también está incluida dentro de los protocolos Cebus o Echelon. Además, en una configuración de una via (circuito de únicamente transmisión) , el microcontrolador puede incluir técnicas de evasión de colisión tal como la generación de un número aleatorio para evitar que múltiples GFCI intenten transmitir al mismo tiempo, aunque Cebus y Echelon pudieran tener el aprovisionamiento para la evasión de colisiones. Tal como se explicó anteriormente, se describen dos ejecuciones de un IGFCI de auto-prueba. En la ejecución de restablecimiento automático, el IGFCI es restablecido automáticamente cerrando los contactos de relé al momento de la aplicación de una potencia AC. En la ejecución de restablecimiento manual, el IGFCI tiene que ser restablecido manualmente por el usuario o a través del circuito del microcontrolador antes que el IGFCI pueda operar. En las versiones de auto-prueba del IGFCI aqui descrito, el circuito del microcontrolador puede proporcionar funciones de restablecimiento manual y de restablecimiento automático.

Ejecución de Restablecimiento Automático En la modalidad de restablecimiento automático, el GFCI es restablecido automáticamente cerrando los contactos de relé al momento de volver a aplicar la potencia AC. Los anunciadores locales (indicador visual 122 e indicador audible 124) se pueden incluir para alertar a un usuario a que observe un IGFCI especifico entre diversos IGFCI. Sin embargo, debido a que el dispositivo IGFCI incluye funcionalidad de auto-prueba, esto pudiera no ser necesario para alertar al usuario a probar el dispositivo en intervalos apropiados. Mas bien, los anunciadores pueden ser activados cuando el dispositivo está defecto de cableado, cuando ocurre una falla por puesta a tierra o cuando hay fallas de auto-prueba o de prueba del usuario. Los anunciadores locales también pueden ser utilizados para ayudar al usuario a encontrar un IGFCI especifico durante el establecimiento de las comunicaciones entre diversos IGFCI y un registrador central. En una ejecución, el borde positivo (+ve) de la entrada de LÍNEA se utiliza para temporizar las alertas audibles y/o visuales locales. El microcontrolador puede ocasionar una indicación audible y visual cuando: • el dispositivo es energizado por primera vez, o después de un periodo de corte de potencia lo suficientemente prolongado para restablecer el microcontrolador; • el temporizador de 30 dias ha vencido en caso que la opción de auto-prueba no esté disponible. Si la opción de auto-prueba está disponible, entonces los indicadores son activados en caso que la auto-prueba no esté contemplada dentro de un tiempo establecido; • el dispositivo se desconecta después de una falla por puesta a tierra; • se presiona el botón de prueba (si las salidas no están habilitadas todavía) . Si no se detecta un cambio en las entradas, el borde de LÍNEA +ve se puede utilizar para reducir un contador, el cual puede proporcionar temporización para las salidas audibles y/o visuales. Si las salidas visuales y audibles son inhabilitadas, entonces el borde de LÍNEA +ve puede ser utilizado para reducir una serie de contadores los cuales proporcionan un tiempo fuera después de 30 días (es decir, contando el número de bordes +ve) . Si se utiliza la comunicación de dos vías, el registrador central 116 puede contar el periodo de 30 días y enviar al IGFCI un comando para auto-prueba (o anunciar que el usuario debe probar el IGFCI) . Si se detecta un cambio en las entradas, entonces el cambio en la entrada es verificado sobre un número de muestras para filtrar entradas incorrectas debido a factores tales como ruido y balanceo por contacto. Cuando se verifica el cambio en las entradas, el circuito inteligente actúa dependiendo del nuevo estado de las entradas y el estado previo. El circuito inteligente actúa sobre los siguientes cambios del estado de entrada: PRUEBA, CARGA y LÍNEA. La señal de PRUEBA puede ser de media onda cuando el botón de PRUEBA no es presionado y cero cuando el botón es presionado.

Prueba del Usuario El IGFCI 106 permite a un usuario probar el GFCI 102. Si el circuito inteligente 104 confirma un cambio en la entrada para PRUEBA, CARGA, LÍNEA a (0,1,1) entonces el botón de prueba ha sido presionado. El patrón binario de tres bits (0,1,1) representa el estado de las señales de PRUEBA, CARGA y LÍNEA. Se fija el primer indicador en una prueba y la secuencia de indicador de restablecimiento. Se habilitan las salidas visuales y audibles . Si se confirma un cambio en las entradas para los contactos abiertos (0,1,1), después de presionar un botón de prueba, entonces el primer indicador en la secuencia de indicadores es restablecido y se fija el segundo indicador. Si se confirma un cambio en las entradas para los contactos cerrados (1,1,1), con el segundo indicador de secuencia establecido, entonces se establece un tercer indicador y se remueve el segundo indicador.

Auto-prueba El IGFCI 106 proporciona funcionalidad de auto-prueba para probar el GFCI 102. El microcontrolador enciende su señal de AUTO_PRUEBA. Si el circuito inteligente 104 confirma un cambio en la entrada para (0,1,1) entonces los contactos de relé del circuito de prueba (en paralelo con el botón de prueba) se han cerrado. Se establece el primer indicador en la secuencia de indicadores de prueba manual. También se pueden habilitar las salidas visuales y audibles. Si se confirma un cambio en las entradas para los contactos abiertos (0,1,1), después del cierre de los contactos de relé del circuito de prueba, entonces se restablece la primera secuencia de indicadores y se fija el segundo indicador. Se apaga la señal de AÜTO_PRUEBA. La señal de AUTO_RESTABLECIMIENTO es encendida por un tiempo suficiente para que se apague un SCR (SCI) en el circuito GFCI (ver figura 2A) . Después, se apaga la señal de AÜTO_RESTABLECIMIENTO. Si se confirma un cambio en las entradas para los contactos cerrados (1,1,1), con el segundo indicador de secuencia establecido, entonces se establece un tercer indicador y se remueve el segundo indicador. Las dos secuencias anteriores de eventos representan, cada una, una prueba válida del dispositivo de interrupción de circuito. En la secuencia de prueba de usuario se presiona el botón de prueba, el dispositivo se desconecte y se abren los contactos. Los contactos son entonces cerrados cuando el usuario restablece el dispositivo. En la secuencia de auto-prueba, la señal de AUTO_PRUEBA enciende el relé del circuito de prueba y el dispositivo se desconecta y abre los contactos. Después, la señal de AUTO_RESTABLECIMIENTO restablece el dispositivo y los contactos se cierran. Si no se sigue la secuencia correcta de alguna prueba (por ejemplo, el dispositivo no se desconecta cuando se presiona el botón de prueba, o el dispositivo no es restablecido) entonces las salidas visuales y audibles inician, o continúan, para indicar una falla en la secuencia de prueba. Al momento de terminar una secuencia de auto-prueba o de usuario válida, la generación del tercer indicador de secuencia ocasiona que el temporizador de 30 días sea iniciado y que se deshabiliten las salidas visuales y audibles. Cuando vence el temporizador de 30 días, el dispositivo auto-prueba o habilita las salidas audibles y visuales hasta que se completa una prueba manual válida. Por lo tanto, el dispositivo es probado, o se le recuerda al usuario que realice la prueba del dispositivo cada 30 dias .

Falla por puesta a tierra o Defecto de Cableado Si se confirman los contactos abiertos (0,0,1), sin la presión del botón de prueba precedente, entonces se asume que ha ocurrido una Falla por puesta a tierra. Se habilitan las salidas audibles y visuales, indicando que se requiere una secuencia de prueba de usuario válida. Se puede apreciar que la función de auto-prueba NO es ejecutada de manera que se fomenta que el usuario venga al dispositivo y analice la situación antes de restablecer el IGFCI. Si la unidad presenta defecto de cableado de los contactos, entonces no puede ser cerrada. Esto se debe a que la bobina de relé de trabajo continuo es energizada desde el lado de linea del dispositivo. Para cerrar los contactos al momento de la aplicación de potencia AC, el relé debe jalar los contactos cerrados. Esto requiere potencia en el lado de linea del dispositivo, lo cual no se puede lograr en la condición de defecto de cableado a menos que los contactos estén cerrados . Si la unidad está mal cableada ocurre un estado de entrada de (0,1,0) o (1,1,0) cuando los contactos están abiertos. Cuando se verifica este estado de entrada, las salidas visuales y audibles son habilitadas utilizando el ciclo de instrucción del microcontrolador como un relo . Las salidas audibles y/o visuales pueden continuar indefinidamente hasta que se remueve la potencia del dispositivo. Las salidas audibles y/o visuales pueden ser detenidas cuando el dispositivo es cableado de manera adecuada y se realiza una secuencia de auto-prueba o de usuario válida. Un GFCI basado en un relé de trabajo continuo se puede configurar para operar en dos formas diferentes al momento de la aplicación de potencia al dispositivo: restablecimiento automático y manual. Con un circuito de restablecimiento automático, el GFCI automáticamente cierra los contactos de interrupción de potencia al momento de la aplicación de potencia. Con un circuito de restablecimiento manual, el GFCI no cierra los contactos de interrupción de potencia al momento de la aplicación de potencia. El dispositivo debe ser restablecido, ya sea por el usuario o el dispositivo, antes que se cierren los contactos . Volviendo ahora al circuito de comunicaciones 108, en una ejecución de una configuración de una via, el IGFCI únicamente puede transmitir señales. En una configuración de dos vias, el IGFCI puede transmitir y recibir señales. Con la configuración de una via, los IGFCI están en comunicación con un registrador central y pueden transmitir su estado a intervalos regulares o siempre que su estado cambie. Los IGFCI individuales pueden mantener el conteo para el ciclo de prueba de 30 días y ejecutar una prueba y ciclo de restablecimiento según se requiera. Con la comunicación de dos vías, el registrador central puede registrar cada IGFCI a su vez y ordenar al IGFCI que reporte su condición. El registrador central también puede enviar comandos para anunciar, probar y restablecer (es decir, abrir y cerrar los contactos de interrupción de potencia) . Un comando adicional para abrir los contactos de interrupción de potencia del IGFCI y mantenerlos abiertos, puede ser útil durante alarmas de incendio para apagar la potencia de las secciones de líneas AC de manera que no se inicien incendios secundarios. Con la ejecución de comunicación de dos vías, el registrador central también puede mantener el conteo del ciclo de prueba de 30 días y probar y restablecer todos sus IGFCI en una forma sistemática . Con un IGFCI que incorpora un circuito de restablecimiento manual y comunicación de dos vías, es posible evitar que un IGFCI se restablezca después que se remueve la potencia y que se vuelve a aplicar. Por ej emplo : 1. Ocurre una falla por puesta a tierra y no es depurada . 2. Existe una pérdida momentánea y retorno de potencia al IGFCI 3. El registrador central (con una batería de respaldo) recuerda que está presente una falla por puesta a tierra no depurada y no transmite la señal para restablecer el IGFCI. La siguiente descripción detalla un circuito GFCI y circuito inteligente referenciado a la línea neutral como tierra (GND) . Resulta conveniente tener los dos circuitos referenciados al mismo GND ya que esto ahorra el uso de opto-acopladores, lo cual sería un desperdicio tanto de potencia como de espacio en un empaque en donde ambos son muy importantes. Sin embargo, no implica una necesidad tener el GND referenciado a la línea neutral. Algunos circuitos GFCI son referenciados a un suelo flotante a través de un puente de onda completa en el suministro de potencia GFCI. El circuito inteligente que se muestra se puede referenciar al mismo suelo flotante en caso que puentes de onda completa sean utilizados en el suministro de potencia y en las señales de entrada. La ejecución referenciada de la línea neutral del circuito puede tener dos ventajas sobre el arreglo referenciado GND. Primero, si se utilizan las comunicaciones de portadora de línea, este arreglo puede hacer más sencilla la combinación del suministro de potencia de comunicación con cualquiera del GFCI o suministros de potencia de circuito inteligente. En segundo lugar, si en el futuro se puede fabricar un conmutador electrónico que abra una corriente AC con una corriente de corte muy baja, el conmutador electrónico directamente puede reemplazar el relé de circuito de prueba en el IGFCI. La figura 2A ilustra un esquema de un IGFCI con funcionalidad de restablecimiento automático. El IGFCI incluye la porción de circuito del GFCI 102 y el circuito inteligente 104 de la figura 1. La porción de circuito del GFCI 102 incluye un microcircuito U2 tal como el Interruptor de Falla por puesta a tierra de Baja Potencia RV4141A Modelo Raytheon™. El microcircuito U2 opera con un relé asegurado normalmente cerrado que es abierto por una ráfaga corta de potencia a un solenoide. El microcircuito U2 está adaptado para operar con un relé de trabajo continuo. Este relé está cerrado cuando se aplica potencia a la bobina de relé 126 y se abre cuando se remueve la potencia. El relé está acoplado a los contactos de interrupción de potencia 120 para romper y hacer una trayectoria conductora entre el lado de linea y de carga. El microcircuito ü2 puede ser energizado desde el conductor de Fase de Línea a través del diodo DI y el resistor R8. El capacitor C5 y una referencia de voltaje dentro del microcircuito U2 pueden producir un suministro de 27V para el microcircuito del GFCI U2. El diodo DI también puede suministrar potencia para la bobina de relé 126 a través de R8, lo cual puede limitar la corriente a través de la bobina. Los capacitores Cl y C7 pueden ayudar a la operación de la bobina de relé 126 produciendo un componente de voltaje DC a través de la bobina y suprimiendo las corrientes transitorias cuando la bobina es apagada. Cuando ocurre una falla por puesta a tierra, la corriente fluye a través de devanados secundarios de un transformador diferencial TI. El resistor R2 convierte esta corriente en un voltaje para las entradas del microcircuito del GFCI U2. R3 es un resistor de retroalimentación para el amplificador dentro del microcircuito U2 y se puede utilizar al nivel de falla por puesta a tierra en donde el microcircuito produce una señal de salida "alta" en su borne SCR (borne 7) . El capacitor C4 es un capacitor externo para una etapa de integración dentro del microcircuito, lo cual puede ayudar a filtrar el ruido. El microcircuito U2 también tiene la capacidad para detectar fallas neutrales a tierra. Esto se logra a través del transformador tierra-neutral (T2). El capacitor C2 puede proporcionar al supresión de ruido y el capacitor C3 puede evitar que el componente DC de una señal en el T2 secundario llegue al microcircuito U2. Cuando ocurre una falla por puesta a tierra o falla neutral a tierra de suficiente magnitud, se produce una señal de salida "alta" en la salida SCR (Borne 7) del microcircuito U2. Esto dispara el SCR (SCI) bajando asi el nodo entre los resistores R5 y R6 a aproximadamente 0.5V. El capacitor C6 es un filtro de supresión de ruido para proporcionar inmunidad contra los impulsos de linea AC de alta frecuencia que pueden disparar el SCR (SCI) . Durante la operación normal, cuando no está presente una falla por puesta a tierra, la base del transistor de voltaje alto Q2 es alta. Esto se debe a que el transistor Q2 es impulsado del suministro DC de 27V a través del divisor de voltaje proporcionado por los resistores R29, R5, R6 y R7. El transistor Q2 está ENCENDIDO y la corriente fluye a través de la bobina de relé 126 la cual, a su vez, cierra los contactos de relé 120. Con los contactos cerrados, la potencia AC proveniente del lado de la linea es suministrada al lado de la carga del IGFCI. Cuando se detecta una falla por puesta a tierra, la salida SCR (Borne 7) del microcircuito U2 pasa a un nivel "alto" y el SCR SCI es disparado (es decir, conduce corriente) . El nodo entre los resistores R5 y R6 son llevados hacia abajo a aproximadamente 0.5V y el transistor Q2 es APAGADO. La corriente a través de la bobina de relé 126 es removida y los contactos de relé 120 son abiertos. Por lo tanto, la potencia para el lado de carga del IGFCI es interrumpida cuando se detecta una falla por puesta a tierra (o falla neutral a tierra) . El circuito GFCI 102 también incluye un circuito de restablecimiento. EL circuito de restablecimiento incluye un conmutador momentáneo SW1 el cual puede ser cerrado (por un usuario) para restablecer el dispositivo después que se ha depurado la falla por puesta a tierra. El cierre del conmutador SW1 deriva la corriente alrededor del SCR SCI lo cual ocasiona que el SCR SCI se APAGUE (es decir, deje de conducir corriente) . Cuando el conmutador SWl regresa a su estado normalmente abierto, el transistor Q2 es nuevamente ENCENDIDO, tal como se describió anteriormente, y la bobina de relé 126 es energizada cerrando asi los contactos 120. El circuito GFCI 102 también incluye un circuito de prueba. El circuito de prueba incluye un conmutador momentáneo SW2 el cual, cuando es cerrado (por el usuario) , ocasiona que la corriente fluya fuera de la bobina diferencial entre la Fase de Carga y la Linea Neutral, a través de un resistor R4. El valor de R4 es seleccionado para producir una corriente de falla por puesta a tierra artificial por arriba del umbral de falla por puesta a tierra el microcircuito del GFCI U2. Por lo tanto, cuando el conmutador S 2 está cerrado, el microcircuito del GFCI U2 detecta una falla por puesta a tierra la cual dispara el SCR SCI e interrumpe el circuito abriendo los contactos 120. La configuración del circuito de restablecimiento y prueba permite que se pueda probar la circuiteria del GFCI. El circuito inteligente 104 se muestra en la mitad inferior de la figura 2A. El circuito inteligente 104 puede ser energizado tanto desde el lado de linea como desde el lado de carga del dispositivo a través de los conductores 112 y 114. Por lo tanto, el circuito inteligente es energizado sin considerar si el dispositivo presenta defectos de cableado o si los contactos de interrupción 120 están abiertos o cerrados. La circuiteria de suministro de potencia puede proporcionar señales de entrada (que no se muestran) que representan la potencia en las señales de LÍNEA y CARGA. Estas señales pueden ser utilizadas para determinar si los contactos están abiertos y si los cables de linea han sido conectados a las terminales de carga. En la ejecución de la figura 2A, la potencia es suministrada al circuito inteligente 104 desde la terminal de Fase de Linea a través del resistor de limitación de corriente R13 y el diodo D2. Cuando el voltaje en la terminal de Fase de Linea es positivo en relación con la terminal Neutral de Linea, la corriente fluye a través del diodo D4, cargando asi el capacitor C8 a través del resistor R15. El diodo zener Zl limita el voltaje a través del capacitor C8 a 15V. De manera simultánea, la corriente fluye a través del resistor R16 y el diodo D6 cargando asi el capacitor C9. La potencia también es suministrada al circuito inteligente 104 desde la terminal de Fase de Carga a través del resistor de limitación de corriente R14 y el diodo D3. Cuando el voltaje en la terminal de Fase de Carga es positivo en relación a la terminal Neutral de linea, la corriente fluye a través del diodo D5, cargando asi el capacitor C8 a través del resistor R15. Tal como se describió anteriormente, el voltaje a través del capacitor C8 es limitado a 15V por el diodo Zener Zl. De manera simultánea, la corriente fluye a través del resistor R17 y el diodo D7 cargando asi el capacitor C9. El voltaje a través del capacitor C9 es limitado a 5V por dos diodos Zener Z2 y Z3. Si se utiliza un suelo de flotación, se puede utilizar la rectificación de onda completa en el suministro de potencia del circuito inteligente 104. El capacitor C9 puede proporcionar el suministro de voltaje para el microcontrolador 110. El valor del capacitor C9 es suficiente para sostener 5VDC con la corriente desde el lado de Carga o Linea del dispositivo únicamente. El capacitor C8 proporciona el suministro de voltaje para los anunciadores locales incluyendo el indicador visual 122 (por ejemplo, LED) y el indicador audible 1243, indicador audible 124 (por ejemplo, dispositivo vibrado piezoeléctrico) . El valor del capacitor C8 es lo suficiente para sostener 15VDC con la corriente desde el lado de Carga o el lado de Linea únicamente . El voltaje a través del diodo Zener Z2 puede ser utilizado para proporcionar al microcontrolador U2 una señal de entrada que represente la presencia de un voltaje en el lado de linea del dispositivo, ün borne de entrada del microcontrolador U2 es activado desde el voltaje a través del diodo Zener Z2 a través del diodo D8. El resistor R12 asegura que el borne de entrada de LÍNEA sea mantenido en el suelo cuando no está siendo impulsado por la señal de Linea. La señal de LÍNEA de media onda producida por este arreglo también impulsa la entrada externa del temporizador del microcontrolador 110. Por lo tanto, la señal de LÍNEA también es utilizada para temporización y para indicar al microcontrolador 110 cuando registrar las entradas. El microcontrolador 110 no utiliza la señal de PRUEBA del Botón de Prueba (SW2) para ayudar en las funciones de temporización y registro del microcontrolador 110 debido a que el circuito es referenciado a la Linea Neutral. La señal de PRUEBA es rectificada en media onda cuando el Botón de Prueba (SW2) no es activado, pero es llevado a cero cuando el botón es activado. El cierre del Botón de Prueba (SW2) conecta el nodo de Entrada de Prueba a la terminal de Linea Neutral. Cuando el Botón de Prueba (SW2) no es activado, el voltaje AC de 60Hz que aparece en la Entrada de Prueba del nodo es convertido a una onda cuadrada de 5V por los componentes R2, DIO y Z4. El resistor RIO asegura que el borne de entrada de PRUEBA del microcontrolador 110 es llevado hacia aba o cuando el Botón de Prueba está siendo presionado. En una forma similar a la señal de LÍNEA, el voltaje a través del diodo Zener Z3 es utilizado para proporcionar una onda cuadrada de 5V que representa el voltaje AC en el lado de Carga del dispositivo. El voltaje a través del diodo Zener Z3 se utiliza para impulsar una entrada del microcontrolador 110 a través del diodo D8. El resistor Rll asegura que el borne de entrada' de CARGA se mantiene en el suelo cuando no está siendo activado por la señal de CARGA. El microcontrolador 110 es energizado a partir de 5VDC proporcionada por el suministro de potencia, tal como se describió anteriormente. Un circuito de restablecimiento de encendido incluye el transistor Q3, los resistores R20, R21, R23, R19 y el capacitor C12. Cuando la potencia se aplica por primera vez, el circuito de restablecimiento de encendido asegura que el borne de RESTABLECIMIENTO del microcontrolador 110 se mantenga abajo hasta que el suministro de potencia se cargue para cerrar a 5V. También, cuando existe una pérdida momentánea de potencia para el circuito, el circuito de restablecimiento de encendido lleva el borne de RESTABLECIMIENTO a un nivel bajo en caso que el voltaje suministrado al microcontrolador 110 caiga demasiado bajo, restableciendo asi el microcontrolador. Por lo tanto, el bajo voltaje en el suministro de potencia, puede no borrar la memoria volátil del microcontrolador, sin que el microcontrolador sea RESTABLECIDO. El circuito de reloj utilizado para activar el microcontrolador 110 determina la velocidad del ciclo de instrucción del microcontrolador. Este circuito de reloj incluye el cristal XI, el resistor R18 y los capacitores CIO y Cll. La frecuencia de oscilación del cristal debe ser relativamente baja, en el orden de cientos de kilohercios, para que el circuito del microcontrolador opere con menos de 0.5 mA. Tres entradas de LÍNEA, CARGA y PRUEBA están conectadas a tres bornes de entrada/salida del microcontrolador 110. La entrada de LÍNEA también puede estar conectada a un temporizador/borne de entrada de interruptor de manera que el microcontrolador 110 pueda detectar un borde positivo (inclinación) en la señal de LÍNEA. El microcontrolador 110 de manera consistente puede registrar las entradas durante la mitad de ciclo positiva de la AC, evitando un mal diagnóstico de las entradas mediante la prueba de las mismas en otros momentos en el ciclo AC. De manera alternativa, el microcontrolador puede utilizar el borde negativo de la entrada de PRUEBA, debido a que es la mitad de onda rectificada con el Botón de Prueba no accionado y la onda completa rectificada cuando el Botón de Prueba es accionado . Una cuarta entrada, denominada PRUEBA_FÁBRICA, puede estar disponible al microcontrolador 110. Si el borne de PRUEBA_FÁBRICA es mantenido a VDD después de un restablecimiento de encendido, el microcontrolador 110 puede correr una subrutina que prueba todas las funciones del software del microcontrolador. De esta forma, el circuito inteligente 104 puede ser probado en la fábrica después que todos los componentes han sido soldados a un tablero de circuitos impresos. El usuario típico del IGFCI puede no tener acceso a la entrada de PRUEBA_FÁBRICA, ya que estará encerrada en el dispositivo. Esto es útil para propósitos de garantía de calidad durante la producción. El microcontrolador 110 puede generar cuatro salidas: LED_SALIDA, PIEZO_SALIDA, AUTO PRUEBA y AUTO_RESTABLECIMIENTO. Esto no está incluyendo las salidas requeridas para impulsar el circuito de comunicaciones. La señal de LED_SALIDA puede impulsar una base de un transistor Q6 a través del resistor R25. El transistor Q6 puede controlar el indicador visual local 122 tal como el LED LED1. Un resistor R30 puede limitar la corriente a través del LED LED1. La señal PIEZO_SALIDA puede impulsar una base de un transistor Q5 a través de un resistor R24. Cuando la señal PIEZO_SALIDA es baja, entonces el transistor Q5 es apagado. Cuando la señal PIEZO_SALIDA es alta, entonces el transistor Q5 impulsa un indicador audible 124 tal como un vibrador piezoeléctrico . En una ejecución, el vibrador opera a aproximadamente 3-4KHz. El vibrador piezoeléctrico y el LED pueden ser impulsados a partir del suministro de potencia DC de 15V de manera que no bajen el suministro de voltaje del microcontrolador.

Cuando salidas visuales y audibles son requeridas del IGFCI, el LED y los vibradores piezoeléctricos pueden ser impulsados, por ejemplo, de la siguiente forma: 1. Ambas salidas APAGADAS por 1.4 segundos 2. LED ENCENDIDO por 0.1 segundos 3. Ambas salidas APAGADAS por 1.4 segundos 4. Vibrador piezoeléctrico ENCENDIDO por 0.1 segundos 5. Regresar al paso 1 El accionamiento de las salidas visuales y audibles de esta forma puede permitir que el capacitor Cl, que mantiene el suministro de potencia DC de 15V, se cargue nuevamente entre las salidas alternas . Esto puede permitir que el circuito opere en la corriente de menos de 0.5 mA. En una ejecución alternativa, la señal de salida del microcontrolador 110 puede ser una señal constante de 5V cuando está ENCENDIDA, y 0V (GND) cuando está APAGADA en lugar de hacer que el software genere una salida de 3-4KHz cuando está ENCENDIDA y GND cuando está APAGADA. La salida del microcontrolador 110 se puede utilizar para impulsar un circuito de oscilador o cristal piezoeléctrico con un oscilador interno. La salida de AUT0_PRUEBA se puede utilizar para la auto-prueba de la porción del GFCI 102 del circuito. Una señal positiva en esta salida puede activar la bobina de relé del circuito de prueba a través del resistor R27. Esto es equivalente a activar el Botón de Prueba (SW2) . Una corriente fluye hacia fuera de la bobina diferencial entre la terminal de Fase de Carga y la terminal de Linea Neutral a través del resistor R4. El valor del resistor R4 es seleccionado para proporcionar una corriente de falla por puesta a tierra artificial por arriba del umbral de falla por puesta a tierra del microcircuito del GFCI U2. Por lo tanto, cuando el contacto de relé de circuito de prueba está cerrado: el GFCI detecta una falla por puesta a tierra, activa el SCI e interrumpe el circuito. De esta forma, el circuito es probado. La salida de AUTO_PRUEBA positiva es continuada hasta que se detecta una desconexión del circuito. En una ejecución alternativa de una auto-prueba, cualquier conmutador eléctricamente controlado, en paralelo con el conmutador de PRUEBA, puede ser utilizado para derivar una corriente AC suficiente para generar una falla por puesta a tierra. Si el relé de circuito de prueba no puede ser impulsado directamente a partir de un borne del microcontrolador 110, entonces se puede utilizar un borne de microcontrolador para impulsar un transistor el cual, a su vez, impulsa la bobina del relé de circuito de prueba. El relé y sus contactos no tienen que ser muy grandes ya que el relé únicamente está cerrando y abriendo corrientes en el orden de décimas de miliamperios . El resistor R27 puede limitar la corriente que fluye a través de la bobina de relé del circuito de prueba. Se puede apreciar que el resistor de limitación de corriente R4 está en el lado de Fase de Carga del Botón de Prueba (SW2) . Esto requiere que el nodo genere la señal de PRUEBA para que esté en el lado de Fase de Carga del Botón de Prueba. Si el relé de circuito de prueba falla en una forma de corto circuito, entonces el IGFCI se desconectará. Ésta es una situación segura. Si el relé de circuito de prueba falla en una forma de circuito abierto, entonces el Botón de Prueba puede seguir siendo utilizado para desconectar el dispositivo incluso cuando la función de auto-prueba no esté operando. La salida de AUTO_RESTABLECIMIENTO se puede utilizar para restablecer el dispositivo después que ha sido desconectado por la señal de AUTO_PRUEBA. Cuando el microcontrolador 110 genera una salida positiva en la linea de AUTO_RESTABLECIMIENTO, el transistor Q4 es ENCENDIDO. El resistor R28 puede limitar la corriente y el voltaje a la puerta del transistor Q4, y el resistor R9 lleva la base del transistor Q4 al suelo cuando no está presente la salida de AUTO_RESTABLECIMIENTO . Cuando el transistor Q4 está ENCENDIDO, el nodo entre el resistor R29 y el resistor R5 es llevado a un bajo voltaje. Esto atasca el SCR (SCI) de la corriente ocasionando que se APAGUE. Cuando la señal AUTO_RESTABLECIMIENTO es removida, y el transistor Q4 es APAGADO, el transistor Q2 retorna a un estado de ENCENDIDO el cual activa la bobina de relé 126, cerrando los contactos y restableciendo el dispositivo. Se puede apreciar que si el transistor Q4 falla en una forma de corto circuito, entonces el transistor Q2 se apagará, ocasionando asi que la potencia a la carga sea interrumpida, Ésta es una situación segura. Si el transistor Q4 falla en una condición de circuito abierto, entonces el circuito GFCI puede seguir desconectado debido a una falla por puesta a tierra (SCI puede seguir encendido) de manera que ésta es una situación segura también . Se puede apreciar que si la salida AUTO_RESTABLECIMIENTO se mantiene ALTA, entonces los contactos de relé del IGFCI se abren y se mantienen abiertos de manera indefinida. Una ventaja del relé de trabajo continuo energizado a partir del lado de linea del dispositivo es que si ocurre un defecto de cableado, entonces el dispositivo no puede ser restablecido por el circuito inteligente o por un SCI no disparado. Los contactos de relé pueden ser cerrados manualmente antes que el relé pueda ser activado para mantenerlo cerrado. La figura 2B ilustra un esquema de un circuito para un GFCI de restablecimiento manual. Tal como se explicó anteriormente, se pueden proporcionar dos tipos de GFCI de relé de trabajo continuo: restablecimiento automático y restablecimiento manual. El tipo de restablecimiento automático, que se describió anteriormente, cierra los contactos GFCI 120 automáticamente al momento de la aplicación de potencia. En el tipo de restablecimiento manual, los contactos 120 no se cierran automáticamente al momento de la aplicación de potencia AC . Más bien, el circuito tiene que ser restablecido manualmente por el usuario (o restablecido por el circuito inteligente) . Un SCR (SC2) es colocado en serie con el transistor de voltaje alto Q2. El circuito es similar al tipo de restablecimiento automático, que se describió anteriormente. La circuiteria adicional, asi como la operación, se describirán a continuación. Cuando la potencia es aplicada al circuito, el transistor Q2 se ENCIENDE, pero SCR SC2 se APAGA. Para cerrar los contactos 120 (o restablecer el dispositivo después que se ha desconectado) se puede cerrar un botón de restablecimiento momentáneo SW3. Cuando el botón de restablecimiento SW3 está cerrado, la corriente es suministrada a dos trayectorias. Primero, la corriente fluye a través del resistor R31, el diodo D12 y el resistor R26 para ENCENDER el transistor Q4, el cual no dispara SCR SCI. Segundo, la corriente también fluye a través del resistor R31, el diodo Dll y el resistor R9 para disparar SCR SC2. El GFCI 102 cierra los contactos 120 cuando el botón de restablecimiento SW3 es abierto y el transistor Q2 es ENCENDIDO nuevamente. Los capacitores C14 y C13 aseguran que SCR SC2 permanezca encendido lo suficiente después que el conmutador de restablecimiento se abre para que la corriente comience a fluir a través de Q2, asegurando asi SCR SC2 en ENCENDIDO. La salida de AUTO_RESTABLECIMIENTO ahora se conecta al nodo entre el resistor R31 y los diodos D12 y Dll a través del diodo Zener Z5. El diodo Zener Z5 puede tener un voltaje Zener de aproximadamente 2.5V y asegura que el GFCI no se restablezca mientras el circuito inteligente se está energizando. El encendido de la salida de AUTO_RESTABLECIMIENTO tiene un efecto similar que el cierre del botón de restablecimiento SW3. Si la salida de AUTO_RESTABLECIMIENTO se mantiene alta, entonces los contactos GFCI 120 se abrirán y se mantendrán abiertos.

Software y Comunicaciones La función de auto-prueba y la capacidad de comunicación con un registrador central no se tienen que aplicar en combinación. Es decir, el IGFCI puede tener una o ambas funciones. Por lo tanto, una ejecución incluye un dispositivo autónomo de auto-prueba, en donde la decisión de realizar la auto-prueba es tomada por el microcontrolador en el dispositivo. Otra ejecución puede tener un dispositivo que establezca comunicación con un registrador central pero que no tenga la capacidad de auto-prueba. En este segundo caso, la condición (o estado) del GFCI es transmitida a una ubicación remota (central) , pero el usuario tiene que seguir probando manualmente el GFCI. También, la comunicación puede ser de una via o dos vias. Es decir, el IGFCI puede estar habilitado para transmitir únicamente o tanto para transmitir como para recibir, respectivamente. El IGFCI puede tener ambas, las funciones de auto-prueba y de comunicaciones . El IGFCI de la presente descripción se puede acomodar en diferentes combinaciones de función de auto- prueba/no función de auto-prueba y comunicación de una vía/dos vías. Para facilitar las descripciones, se asumirá una capacidad de comunicación. Las posibles combinaciones son: • Sin función de auto-prueba con comunicación de una via • Sin función de auto-prueba con comunicación de dos vias • Función de auto-prueba con comunicación de una via • Función de auto-prueba con comunicación de dos vias Se incluyen las modalidades de los diagramas de flujo para la "sin auto-prueba - comunicación de una via" y "auto-prueba - comunicación de dos vias". El primer conjunto de diagramas de flujo (figuras 3-6) muestran los requisitos para la capacidad de señalización remota y el segundo conjunto (figuras 7-12) muestran los ajustes y adiciones que se requieren para proporcionar las características de auto-prueba y comunicación de dos vias . El transceptor/interfaz humana en el registrador central puede proporcionar varias configuraciones o desplegar información de estado del IGFCI. El tamaño y el consumo de potencia del registrador central puede no ser tan limitado como para el IGFCI que está montado en una caja de salida de un paso. El registrador central puede tener batería de respaldo o memoria no volátil de manera que pueda almacenar y recuperar las direcciones y estados de los diversos IGFCI incluso si se pierde la potencia AC en el registrador central. También, los procesos de software que se requieren en el registrador central, o aquellos que se necesitan para manejar las comunicaciones, se pueden ejecutar en cualquier forma deseada. Estos procesos pueden depender de los protocolos de comunicación y la cantidad de información que se requiere desplegar en el registrador central. El Cuadro II ilustra los estados de los indicadores IGFCI establecidos por el microcontrolador y las señales transmitidas al registrador central.

CUADRO II Estado de Entradas, Señal Remota Indicadores y Registros Contactos Cerrados Operación Normal (contacto Confirmados; Sin cerrado) Indicadores (o indicador de servicio de temporizador únicamente) Entrada Antigua = 0,0,0 Restablecer Encendido Contactos Abiertos Falla por puesta a tierra Confirmados; Indicador de (u otro tipo) Presión de Prueba = 0 Indicador de Presión de Botón de Prueba Presionado Prueba = 1 Indicador de Abierto Después de Secuencia Abierta = 1 Secuencia de Prueba (de Usuario o Auto-prueba) Indicador de Secuencia de Prueba Restablecimiento Secuencia Exitosa (de Usuario o = 1 Auto-prueba ) Contador de 30 Días Transcurridos los 30 Dias Reducido a Cero Cableado Inverso Cableado Inverso Confirmado En el caso de un interruptor de circuito de muítifunción, tal como una combinación de GFCI-AFCI , las entradas al microcontrolador (y su software) pueden ser alteradas para proporcionar información respecto al tipo de falla que desconectó el dispositivo. Diferentes señales pueden ser enviadas al registrador central incluyendo la falla por puesta a tierra, falla de arco y/o falla de sobrecorriente . La señal que indica que ?30 dias han transcurrido" puede ser utilizada para distinguir del anuncio en el restablecimiento de encendido. Si todas las señales, excepto las señales "Anunciar" son utilizadas, entonces el registrador central aún sabrá cuándo anunciar, pero también puede tener información referente al estado del IGFCI . Las señales "Iniciar Anuncio" y "Detener Anuncio" son redundantes si todas las otras señales son utilizadas. El registrador central sabrá si ha fallado una secuencia de prueba de usuario, debido a que no recibirá una señal de "Secuencia de Prueba Exitosa" dentro de un periodo de tiempo determinado después de una señal de "Abrir Después de Prueba". El estado transmitido de "Operación Normal" puede ser incluido si resulta útil para el IGFCI a fin de confirmar un estado operativo normal a intervalos regulares durante el periodo de 30 dias entre pruebas requeridas. Si esto no se realiza, entonces el IGFCI quedará silencioso durante un periodo de 30 dias hasta que éste envíe la señal de "30 días transcurridos". La señal de "Operación Normal" regular puede ser útil para revisar si un IGFCI particular sigue transmitiendo. Si el registrador central no recibe una señal de "Operación Normal" dentro de un tiempo asignado, el registrador central puede advertir al usuario que puede haber algo mal con el IGFCI o la conexión entre el registrador central y el IGFCI. Una alternativa a la transmisión de la señal de "Operación Normal" sería que el IGFCI enviara el número de días que quedan en el ciclo de 30 días. Esto se puede lograr de dos formas . Las transmisiones son activadas cuando el temporizador de 30 dias cuenta los números pasados definidos como "29 dias restantes", "28 dias restantes", "27 ..." etcétera. • También se puede utilizar un contador de 1 dia. Cuando este contador de dias se pone en ceros, se reduce un segundo registro de "treinta conteos". Si el registro de "treinta conteos" no es cero, entonces su nuevo valor es transmitido conforme los dias restantes en el ciclo de 30 dias y el contador de 1 dia se restablece. Si el registro de "conteo de treinta" es cero, entonces la señal de "Finalizaron los 30 Dias" es transmitida y el IGFCI comienza a anunciar. Los diagramas de flujo (figuras 3 a 6B) ilustran el lugar donde la salida al circuito de comunicación se conecta en interfaz con la ejecución del IGFCI. Estos dos diagramas de flujo muestran el conjunto más "rico de información" de códigos de transmisión en lugar de las transmisiones de "iniciar/detener el anuncio" . Durante cada transmisión al registrador central, un IGFCI envía su estado y un código único que representa la dirección particular del IGFCI. Los conmutadores invertidos en el IGFCI pueden establecer esta dirección, o una dirección única puede ser codificada en el software de los IGFCI.

Cuando se enciende la potencia por primera vez, los IGFCI envían su dirección (y el código para anunciar) al registrador central. De esta forma, el registrador central determina el número de IGFCI que está desplegando el estado y reserva la cantidad correcta de direcciones, lineas en una pantalla, o número de LED para los IGFCI. Conforme cada IGFCI de anuncio es probado y restablecido por primera vez, el instalador puede asignar a cada IGFCI un indicador central particular y etiquetarlo (baño 5, salida 3, por ejemplo) . Para reemplazar un IGFCI, el instalador puede proporcionar al nuevo IGFCI la misma dirección que la anterior. Cuando un IGFCI extra es agregado a la red, con una dirección previamente no utilizada, el registrador central reconoce el nuevo IGFCI y permite que sea configurado. El instalador tiene que asegurar que los dos IGFCI no tengan la misma dirección.

Sin Auto-prueba - Comunicación de Una Vía En esta modalidad, el IGFCI únicamente transmite su estado al registrador central, éste no puede tomar comandos del registrador central. También, el IGFCI se basa en el usuario para probar y restablecer manualmente el circuito del GFCI . Si se utiliza una sola red para conectar varios IGFCI a un registrador central, el protocolo de comunicaciones pudiera necesitar un protocolo para que múltiples señales lleguen al mismo tiempo. Esto se debe a que en ocasiones diversos IGFCI están transmitiendo al mismo tiempo. El software para esta modalidad de los IGFCI de señalización remota, incluye la transmisión del estado de los IGFCI siempre que el IGFCI cambia a un nuevo estado, tal como se muestra en el Cuadro I.

CUADRO I El Cuadro I ilustra una forma simple de posible IGFCI y de señalización remota. El IGFCI envía una señal para "Iniciar el Anuncio" y "Detener el Anuncio". El registrador central entonces anunciaría al mismo tiempo que IGFCI, y detendría el anuncio cuando el anuncio en el IGFCI sea APAGADO por una secuencia de prueba exitosa. La figura 3 es un diagrama de flujo 300 de un programa principal para un IGFCI y de señalización remota sin auto-prueba. El IGFCI es inicializado (paso 302) para restablecer el hardware y software a una posición de inicio conocida. Si se aplica una entrada de prueba de fábrica (paso 304), la prueba de fábrica, que se describió anteriormente, es corrida (paso 306) . De manera alternativa, el indicador de anuncio es establecido (paso 308) y una "entrada anterior" es establecida a (0,0,0) en donde el número binario de 3 bits representa (PRUEBA, LÍNEA, CARGA) . El IGFCI transmite (paso 310) una señal de "restablecimiento de encendido" e inicia el restablecimiento de encendido del IGFCI. Después de terminar el restablecimiento de encendido, el microcontrolador del IGFCI se establece (paso 312) para detectar un borde de salida positiva en su temporizador/borne de interrupción. Cuando se detecta un borde positivo en este borne, ocurre una interrupción conforme a lo detallado en la figura 4, a continuación. Desde este punto, el software entra a un bucle. El indicador de servicio de temporizador es monitoreado (paso 314) . Cuando el indicador de servicio de temporizador es establecido, se ejecuta la rutina de servicio del temporizador (paso 316) , que se describe a continuación. De manera alternativa, el software monitorea si el indicador de entrada ha cambiado (paso 318) de la entrada previa (o anterior) . Si es asi, el software se ramifica (paso 320) a una subrutina, que se describe a continuación, para confirmar que una nueva entrada ha sido recibida y para clasificar la nueva entrada como el nuevo estado del IGFCI. El software entonces revisa un indicador de restablecimiento_secuencia (paso 322) . Si el indicador indica que una auto-prueba (usuario o temporizador) no ha sido corrida, el software regresa al monitoreo del indicador de servicio de temporizador (paso 314). De manera alternativa, el indicador de anuncio y el indicador de restablecimiento_secuencia son removidos y el temporizador periódico (30 dias) es reiniciado (paso 324) antes de regresar al monitoreo del indicador de servicio de temporizador (paso 314). La figura 4 es un diagrama de flujo 400 que ilustra una ejecución de la rutina del servicio de interrupción del dispositivo IGFCI. Cuando ocurre una interrupción, se revisa (paso 402) si la interrupción fue disparada por una interrupción del temporizador. En caso de no ser asi, ha ocurrido un error y un contador de error es incrementado (paso 406) y el indicador de interrupción es removido (paso 408). El programa procede a omitir la salida (paso 410) para evitar la acumulación de errores de bucle cerrado. De manera alternativa, si la interrupción no proviene del temporizador en (paso 402), las señales de entrada son registradas (paso 404) mediante la lectura de las señales de entrada de 3 bits actuales, PRUEBA, LÍNEA y CARGA, a través del puerto I/O del microcontrolador. Si la entrada de 3 bits actual es la misma cuando se compara (paso 412) con la entrada de 3 bits registrada como ENTRADA_ANTERIOR, el indicador de servicio de temporizador es establecido (paso 416) . Si no son los mismos, se establece el indicador de CA BIO_ENTRADA (paso 414) y la entrada de 3 bits actual se almacena como una variable denominada NUEVA_ENTRADA (paso 4-18). El indicador de interrupción del temporizador es entonces removido (paso 420) . La figura 5 es un diagrama de flujo 500 de una ejecución de una subrutina de servicio de temporizador de la rutina principal del IGFCI de la figura 3. Esta rutina puede ser ingresa cuando se establece el indicador de servicio del temporizador (ver figura 3, paso 314). Se revisa el indicador ANUNCIAR (paso 502). Si se establece el indicador de ANUNCIAR, se reduce el contador de secuencia de alarma (paso 504) y las señales de salida del vibrador y LED se modifican según sea necesario (paso 506) , es decir para crear los indicadores audibles y visuales requeridos. Si no se establece el indicador, el contador de 30 dias es reducido (paso 508) . Si ha transcurrido un intervalo regular (paso 510) una señal es transmitida (paso 512) al registrador central indicando la operación normal y/o dias restantes. Si no ha transcurrido un intervalo regular (paso 510) , entonces se revisa el temporizador de 30 dias (paso 514). Si han transcurrido los 30 días, se establece el indicador de ANUNCIAR (paso 516) y el 1GFCI transmite al registrador central que han transcurrido 30 dias (paso 518) . Antes de salir, se restablece el indicador de servicio del temporizador (paso 520). Las figuras 6A y 6B ilustran diagramas de flujo 600 para una ejecución de una rutina para clasificar y confirmar nuevas entradas. Se revisa la variable NUEVA_ENTRADA (paso 602) para el valor (0, 1, 0) o (1, 1, 0) , es decir, una condición de inversión de carga/linea. Si es asi, el dispositivo verifica (paso 604) si en realidad existe una condición de defecto de cableado, por ejemplo, muestreando las entradas múltiples veces. Si se verifica una condición de defecto de cableado (paso 606) , entonces una señal que indica un defecto de cableado es transmitida (paso 608) al registrador central y los indicadores visuales y audibles son anunciados (paso 610) continuamente y no pueden ser detenidos a menos que sea mediante la remoción de la potencia eléctrica del dispositivo. Si no se verifica una condición de defecto de cableado (paso 606), el dispositivo revisa (paso 612) si la variable NUEVA_ENTRADA iguala (0, 1, 1) . En caso de ser asi, el dispositivo verifica (paso 614) si el botón de prueba estaba presionado. Si se verifica que un botón de prueba estaba presionado (paso 616) , se establecen los indicadores de VERIFICADO y PRESIONAR PRUEBA (paso 618) y el IGFCI transmite (paso 620) una señal de botón de prueba presionado al registrador central. Si no se verifica la presión del botón de prueba (paso 616) , se revisa la variable de NUEVA_ENTRADA (paso 622) para ver si iguala (0, 0, 1), es decir, contactos de interrupción de potencia abiertos. En caso de ser asi, el dispositivo verifica (paso 624) si los contactos están abiertos. Si los contactos abiertos son verificados (paso 626) , se establecen lo sindicadores VERIFICADO y ANUNCIAR (paso 628) y un contacto se abre después que la señal de prueba es transmitida (paso 634) al registrador central. Posteriormente se revisa si se establece el indicador presionar prueba (paso 630). En caso de ser asi, el indicador de SECUENCIA_ABIERTA es establecido y el indicador de presionar prueba es removido (restablecer) (paso 632) . Si el indicador de presionar prueba establecido no es verificado (paso 630) , se transmite una señal de falla por puesta a tierra (paso 636) al registrador central. La variable NUEVA_ENTRADA es revisada (paso 638) para un valor de (1, 1, 1), es decir, contactos de interrupción de potencia cerrados. En caso de ser asi, el dispositivo verifica (paso 640) si los contactos están cerrados. Si los contactos cerrados son verificados (paso 642), el indicador VERIFICADO es establecido (paso 644). Después se revisa si está establecido el indicador SECUENCIA_ABIERTA (paso 646) . En caso de ser asi, el indicador RESTABLECER_SECUENCIA se establece y el indicador SECUENCIA_ABIERTA es removido (restablecido) (paso 648). El dispositivo transmite (paso 650) una señal de secuencia de prueba exitosa al registrador central. Antes que retorne la rutina, se revisa el indicador de VERIFICADO (paso 652) como establecido. En caso de ser asi, la variable ENTRADA_ANTERIOR se establece al mismo valor que la variable NUEVA_ENTRADA (paso 654). El indicador de cambio de entrada es restablecido (paso 656) y la subrutina regresa al programa de llamada.

Sin Auto-prueba - Comunicación de Dos Vias Esta modalidad es similar a la modalidad de "sin auto-prueba - comunicación de una vía". La inclusión de la comunicación de dos vías significa que el registrador central puede registrar los IGFCI con los cuales está en contacto. Esto reduce las colisiones de datos que se están transmitiendo desde los diversos IGFCI. Si muchos IGFCI están vinculados a un registrador central entonces las colisiones de datos pueden alentar la transferencia de datos desde los IGFCI al registrador central. A través del uso de la comunicación de dos vías, el registrador central puede asumir la administración de las señales de los IGFCI y también puede enviar un número limitado de comandos. Los comandos que el registrador central puede enviar incluyen: Dirección IGFCI + Estado Actual de Transmisión Dirección IGFCI + Tiempo de Transmisión Restante en ciclo de 30 días Dirección IGFCI + Anuncio Encendido Dirección IGFCI + Anuncio Apagado Las transmisiones disponibles del IGFCI pueden ser las mismas que aquellas para la modalidad ""sin auto-prueba - comunicación de una vía. Pero las transmisiones del estado del IGFCI pueden ser disparadas por el reconocimiento del microcontrolador del IGFCI de un comando transmitido desde el registrador central. El establecimiento se puede lograr cuando el registrador central es energizado por primera vez. Por ejemplo, asumir que el número máximo de IGFCI para cada "unidad" de registrador central es 16. Además, asumir que existen 16 "códigos de grupo" para distinguir el grupo de IGFCI que pertenece a una unidad de los IGFCI que pertenecen a otra unidad. Al momento del encendido, la unidad central registrará cada uno de los 16 números en su grupo, grabando el número de IGFCI que están presentes. Cada IGFCI puede ser etiquetado y se le puede asignar un indicador central particular conforme cada IGFCI de anuncio es probado y restablecido por primera vez. De manera alternativa, a cada IGFCI se le puede asignar y se puede etiquetar como parte de una función de "asignación" especial. Esta función le dirá a un IGFCI particular para ENCENDER su Anuncio (y asegurar que todos los otros estén APAGADOS) de manera que sea fácil localizarlo. Al usuario se le asignará y etiquetará el IGFCI particular y la unidad central APAGARÁ el anuncio cuando el usuario haya terminado. Una vez establecida, la unidad central puede registrar a los miembros de su grupo uno a la vez a intervalos regulares. La comunicación de dos vias también hace posible que el registrador central haga un conteo del ciclo de 30 dias . Esto puede ser mas conveniente que tener todos los IGFCI en tiempo fuera a diferentes tiempos. Si todos los IGFCI están en tiempo fuera al mismo tiempo, resulta una operación más simple probarlos y restablecerlos al mismo tiempo. Además, si el anuncio de 30 dias es controlado por el registrador central (con un reloj de batería de respaldo de 24 horas) entonces el anuncio puede ser apagado durante la noche o únicamente encendido en ciertos momentos (por ejemplo, cuando el personal de limpieza está pasando a través de un edificio) . Si una unidad ya está anunciado debido a una falla por puesta a tierra o cableado inverso, la unidad central es utilizada para contar el ciclo de 30 días, después las transmisiones de "acabaron los 30 días" y "X días restantes" del IGFCI pueden no ser necesarias.

Auto-prueba - Comunicación de Una Vía En este arreglo, el IGFCI mantiene el conteo de 30 días y determina el momento en que el dispositivo debería realizar la auto-prueba y el restablecimiento. Al igual que en la modalidad "Sin Auto-prueba - Comunicación de Una Vía", el IGFCI únicamente puede transmitir su estado al registrador central, éste no puede tomar comandos el registrador central. Sin embargo, el IGFCI no se basa en el usuario para probar y restablecer el circuito del GFCI . El software y el hardware del IGFCI determinan cuándo se debe correr la auto-prueba. Si se utiliza una sola red para conectar varios IGFCI a un registrador central, debe existir cierta forma de evasión de colisión en los protocolos de comunicaciones. Esto se debe a que puede haber ocasiones en que varios IGFCI estén tratando de transmitir al mismo tiempo. Los estados que el IGFCI puede transmitir al registrador central han incrementado por uno: CUADRO III El estado "Contactos Mantenidos Abiertos" ha sido incluido debido a que este estado necesita ser diferenciado de: 1. Los contactos que son abiertos durante una secuencia de prueba y restablecimiento; y 2. Los contactos que son abiertos después de una falla por puesta a tierra. El indicador "Mantener Abierto" es establecido cuando el microcontrolador recibe un estimulo para interrumpir el circuito que está protegiendo encendiendo la señal de AUTO_RESTABLECIMIENTO y dejándola encendida. De esta forma, los contactos son mantenidos abiertos hasta que se recibe un estimulo adicional (o el dispositivo observa una pérdida de potencia momentánea) . Al momento en que el IGFCI recibe la entrada apropiada, el IGFCI removerá la salida de AUTO_RESTABLECIMIENTO y el indicador "Mantener Abierto". La transmisión de "Operación Normal" puede ser utilizada para mostrar al registrador central que los contactos ya no están siendo mantenidos abiertos. En esta modalidad de "comunicación de una vía" el IGFCI no está tomando comandos del registrador central. El estimulo de mantener abierto debe provenir de una entrada del microcontrolador tal como una entrada que detecte el momento en que el IGFCI se está sobrecalentando.

Auto-prueba - Comunicación de Dos Vias En esta ejecución, el registrador central puede recibir datos del estado del IGFCI y controlar el tráfico de comunicación y también puede transmitir instrucciones al IGFCI incluyendo el APAGADO (o ENCENDIDO) y ejecutar una secuencia de prueba y restablecimiento. También, el AüTO_ RESTABLECIMIENTO puede ser mantenido ALTO y el IGFCI desconectado, incluso cuando el IGFCI normalmente seria restablecido. Dirección IGFCI + Estado Actual de Transmisión Dirección IGFCI + Tiempo de Transmisión Restante (en ciclo de 30 días) Dirección IGFCI + Anuncio Encendido Dirección IGFCI + Anuncio Apagado Dirección IGFCI + Prueba y Restablecimiento Dirección IGFCI + Mantener Abierto Dirección IGFCI + Restablecer (Observar que en ningún momento el registrador central puede enviar un comando a un IGFCI para mantener sus contactos cerrados.

Un IGFCI siempre se puede desconectar en caso que esté presente una falla por puesta a tierra. A continuación se describen las respuestas de los IGFCI a comandos provenientes del registrador central. Se puede apreciar que un IGFCI no responderá a menos que el comando tenga la misma dirección que el IGFCI. Estado Actual de Transmisión: Al momento de recibir este comando, el IGFCI examinará sus indicadores y la variable ENTRADA_ANTERIOR y transmitirá su estado al registrador central. Tiempo de Transmisión Restante: Si el IGFCI está proporcionando la temporización para el ciclo de prueba de 30 días, entonces el registrador central puede enviar un comando a cada IGFCI para transmitir el tiempo restante en el ciclo de 30 días. Esto se puede determinar a partir del contador de 30 días dentro de cada IGFCI. Si el registrador central está proporcionando la temporización de 30 días, entonces este comando es redundante . Anuncio Encendido: Al momento de recibir este comando, el IGFCI establecerá su Indicador de Anuncio, ocasionando que éste inicie el anuncio. Después transmitirá su estado actual para confirmar que el anuncio está encendido.

Anuncio Apagado: Al momento de recibir este comando, el IGFCI removerá el indicador de anuncio. (Observar que la única forma diferente de hacer esto es realizando una secuencia válida de prueba y restablecimiento) . Después éste realizará su estado actual para confirmar que el anuncio esté apagado. Prueba y Restablecimiento: Al momento de recibir este comando, el IGFCI realizará una auto-prueba utilizando las salidas de AüTO_PRUEBA y AUTO_RESTABLECIMIENTO tal como se describió en la sección de hardware. Al momento de completar una auto-prueba exitosa, el IGFCI transmitirá la señal "Secuencia de Prueba Exitosa". Si la auto-prueba no es exitosa, entonces el IGFCI transmitirá su estado actual, proporcionando una clave a lo que falló. Mantener Abierto: Al momento de recibir este comando, el IGFCI incrementará la salida de AUTO__RESTABLECIMIENTO y la mantendrá en alto, manteniendo asi los contactos del IGFCI abiertos. De manera alternativa, el mismo efecto se puede lograr impulsando la salida AÜTO_PRÜEBA, desconectando el dispositivo a través del circuito de prueba. Restablecimiento: Al momento de recibir este comando, el IGFCI incrementará la salida de AUTO RESTABLECIMIENTO por suficiente tiempo para restablecer la electrónica del GFCI y después apagará el AUTO_RESTABLECIMIENTO. El IGFCI transmite el estado actual del IGFCI. Apreciar el GFCI inteligente con auto-prueba y Anuncio Remoto. Esta señal es particularmente útil para la versión de restablecimiento manual. La capacidad para APAGAR todos los IGFCI enviando el comando de MANTENER_ABIERTO seria útil para apagar la potencia sobre un área grande, tal como durante un incendio, evitando asi incendios adicionales conforme el cableado se degrada. En un IGFCI que tiene capacidad de restablecimiento manual, el registrador central puede decidir si un IGFCI debería ser restablecido (cerrar sus contactos) cuando la potencia retorna después de un corte de potencia. Con su respaldo de batería, el registrador central puede retener información respecto a cada IGFCI y si el IGFCI tuvo una falla por puesta a tierra o estaba mantenido abierto, entonces éste no enviará la señal para restablecimiento. De hecho, éste puede enviar una señal "Mantener Abierto" para asegurar que el dispositivo no sea restablecido por el usuario hasta que una falla sea investigada y depurada en el registrador central. Las figuras 7 a 12 son diagramas de flujo de una ejecución de software para un IGFCI que tiene comunicaciones de dos vías y capacidades de auto-prueba.

Se puede apreciar que, debido a que el IGFCI puede realizar una auto-prueba, de manera más conveniente éste puede iniciar el anuncio en caso que la secuencia de prueba no sea completada dentro de un periodo de tiempo establecido en lugar de iniciar el anuncio en la marca de 30 días. La figura 7 ilustra un diagrama de flujo 700 de una ejecución de un programa principal para un IGCI que tiene comunicaciones de dos vías y capacidades de auto-prueba. El IGFCI es inicializado (paso 702) para restablecer el hardware y software a una posición de inicio conocida. Si se aplica una entrada de prueba de fábrica (paso 704), la prueba de fábrica, que se describió anteriormente, es corrida (paso 706) . De manera alternativa, el IGFCI establece (paso 708) el indicador de anuncio, una "entrada anterior" a (0,0,0) en donde el número binario de 3 bits representa (PRUEBA, LÍNEA, CARGA) , y el microcontrolador del IGFCI para detectar un borde en curso positivo en su temporizador/borne de interrupción. Cuando se detecta un borde positivo en este borne, ocurre una interrupción tal como lo detalla la figura 8 a continuación. Desde este punto, el software ingresa a un bucle. El indicador de servicio del temporizador es monitoreado (paso 714). Cuando el indicador de servicio del temporizador es establecido, se ejecuta la rutina de servicio del temporizador (paso 716), que se describe a continuación. De manera alternativa, el software monitorea si el indicador de entrada ha cambiado (paso 718) de la entrada previa (o anterior) . En caso de ser asi, el software se ramifica (paso 720) a una subrutina, que se describe a continuación, para confirmar que una nueva entrada ha sido recibida y para clasificar la nueva entrada como el nuevo estado del IGFCI. El IGFCI revisa (paso 726) la recepción de un comando en el indicador anterior proveniente del registrador central. En caso de ser asi, el comando remoto recibe servicio (paso 728) en una subrutina, tal como se describe a continuación. En caso de no ser asi, se revisa un contador de bucle (paso 730) para un valor de 0 (cero) . Si el contador de bucle es cero, se anuncia un cableado inverso (o defecto de cableado) (paso 732). El software entonces revisa un indicador de restablecimiento_secuencia (paso 722) . Si el indicador indica que una auto-prueba (usuario o temporizador) no ha sido corrida, el software reduce (paso 734) un contador de bucle y regresa al monitoreo del indicador de servicio del temporizador (paso 714) . De manera alternativa, el indicador de anuncio y el indicador de restablecimiento_secuencia son removidos (restablecidos) (paso 724) antes de regresar al monitoreo del indicador de servicio del temporizador (paso 714) . La figura 8 es un diagrama de flujo 800 que ilustra una ejecución de la rutina de servicio de interrupción del dispositivo IGFCI. Cuando ocurre una interrupción, se revisa (paso 802) si la interrupción fue activada por una interrupción del temporizador. En caso de no ser asi, ha ocurrido un error y se incrementa un contador de error (paso 806) y se remueve el indicador de interrupción (paso 808) . El programa se brinca a la salida (paso 810) para evitar la acumulación de errores de bucle cerrado. De manera alternativa, si la interrupción no proviene del temporizador en (paso 802), las señales de entrada son registradas (paso 804) mediante la lectura de las señales de entrada de 3 bits actuales, PRUEBA, LÍNEA y CARGA, a través del puerto y/o del microcontrolador . Si la entrada de 3 bits actual es la misma cuando se compara (paso 812) con la entrada de 3 bits registrada como ENTRADA_ANTERIOR, el indicador de servicio del temporizador se establece (paso 816) . Si no son los mismos, se establece el indicador CAMBIO_ENTRADA (paso 814) y la entrada de 3 bits actual es almacenada como una variable denominada NÜEVA_ENTRADA (paso 818) . El indicador de interrupción del temporizador se remueve entonces (paso 820) . La figura 9 es un diagrama de flujo 900 de una ejecución de una subrutina de servicio del temporizador de la rutina principal del IGFCI de la figura 7. Esta rutina puede ser ingresada cuando se establece el indicador de servicio del temporizador (ver figura 7 paso 714) . Se revisa el Indicador de ANUNCIAR (paso 902) . Si se establece el indicador de ANUNCIAR, se reduce el contador de secuencia de alarma (paso 904) y las señales de salida del vibrador y LED son modificadas según sea necesario (paso 905) , es decir, para crear los indicadores audibles y visuales requeridos. Si no se establece el indicador, el contador de 30 días es reducido (paso 908). Si la temporización de 30 dias es ejemplificada por el IGFCI, entonces se revisa un temporizador de 30 dias interno (paso 914) . Si han transcurrido 30 dias, se recurre a una subrutina para correr una auto-prueba y restablecimiento (paso 922) . En una ejecución alternativa, la temporización de 30 dias puede ser monitoreada por la ubicación central (o remota) . En esta ejecución, los pasos 908, 914 y 922 son omitidos. Antes de salir, se restablece el indicador de servicio del temporizador (paso 920) . Las figuras 10A y 10B ilustran diagramas de flujo 1000 para una ejecución de una rutina para clasificar y confirmar nuevas entradas. La variable NUEVA ENTRADA es revisada (paso 1002) para el valor (0, 1, 0) o (1, 1, 0) , es decir, una condición inversa de carga/linea. En caso de ser asi, el dispositivo verificar (paso 1004) si realmente existe una condición de defecto de cableado, por ejemplo, muestreando las entradas múltiples veces. Si se verifica una condición de defecto de cableado (paso 1006) , entonces el indicador de cambio de entrada es removido (restablecido) (paso 1008) y los indicadores audibles son anunciados (paso 1010) continuamente y no pueden ser detenidos a menos que se remueva la potencia eléctrica del dispositivo. Si no se verifica una condición de defecto de cableado (paso 1006), el dispositivo revisa (paso 1012) si la variable NÜEVA_ENTRADA iguala (0, 1, 1) . En caso de ser asi, el dispositivo verifica (paso 1014) si se presionó el botón de prueba. Si se verifica que se presionó el botón de prueba (paso 1016) , se establecen los indicadores VERIFICADO y PRESIONAR PRUEBA (paso 1018) . Si no se verifica la presión del botón de prueba (paso 1016) , se revisa la variable NUEVA_ENTRADA (paso 1022) para ver si iguala (0, 0, 1) , es decir, contactos de interrupción de potencia abiertos. En caso de ser asi, el dispositivo verifica (paso 1024) si los contactos están abiertos. Si se verifican los contactos abiertos (paso 1026) , se establecen los indicadores VERIFICADO y ANUNCIAR (paso 1028) y un contacto se abre después que la señal de prueba es transmitida al registrador central. Después se revisa si el indicador de presión de prueba es establecido (paso 1030) . En caso de ser asi, el indicador SECUENCIA_ABIERTA es establecido y el indicador de presionar prueba es removido (restablecido) (paso 1032) . Si no se verifica el establecimiento del indicador de presionar prueba (paso 1030) , se establece el indicador de anunciar (paso 1036) . Se revisa la variable NUEVA_ENTRADA (paso 1038) para un valor de (1, 1, 1), es decir, contactos de interrupción de potencia cerrados. En caso de ser asi, el dispositivo verifica (paso 1040) si los contactos están cerrados. Si se verifica que los contactos están cerrados (paso 1042), se estable el indicador VERIFICADO (paso 1044) . Después se revisa si el indicador SECÜENCIA_ABIERTA está establecido (paso 1046) . En caso de ser asi, se establece el indicador RESTABLECER_SECUENCIA y el indicador SECUENCIA_ABIERTA es removido (restablecido) (paso 1048). Antes que retorno la rutina, se revisa el indicador VERIFICADO (paso 1052) tal como se estableció. En caso de ser asi, se establece la variable ENTRADA_ANTERIOR al mismo valor que la variable NÜEVA_ENTRADA (paso 1054) . Se restablece el indicador de cambio de entrada (paso 1056) y la subrutina retorna al programa de llamada. La figura 11 ilustra un diagrama de flujo 1100 para una ejecución de una subrutina de comando de servicio. La subrutina responde a un comando recibido desde el registrador central. El IGFCI revisa (paso 1102) un indicador de NUEVA_ENTRADA, indicando un cambio en el estado del IGFCI. En caso de ser asi, el comando recibido es almacenado en la memoria del IGFCI y se establece un indicador COMANDO_EN_ESPERA (paso 1106), de manera que el comando puede ser ejecutado en un momento posterior. En caso de no ser asi, se bloquean las interrupciones locales (paso 1104). El comando es revisado (paso 1108) para instrucciones de mantener abiertos los contactos de interrupción de potencia. En caso de ser asi, se establece la salida AüTO_RESTABLECIMIENTO a ALTO (paso 1110). En caso de no ser asi, el IGFCI revisa (paso 1112) el comando para una instrucción a fin de ejecutar una prueba y restablecimiento del IGFCI. En caso de ser asi, se corre una subrutina para una auto-prueba y restablecimiento (paso 1114), tal como se describe a continuación. En caso de no ser asi, el comando es revisado (paso 1116) para una instrucción para restablecimiento del IGFCI. En caso de ser asi, la salida de AUTO_RESTABLECIMIENTO se establece en ENCENDIDO (paso 1118) por un sesentavo (1/160), es decir, aproximadamente un ciclo de potencia y después el AUTO_RESTABLECIMIENTO se establece en APAGADO (paso 1120) . En caso de no ser asi, el comando es revisado (paso 1122) para una instrucción para establecer el ANUNCIO ENCENDIDO. En caso de ser asi, el indicador de ANUNCIOS se establece en ENCENDIDO (paso 1124) . En caso de no ser asi, el comando se revisa (paso 1126) para una instrucción para establecer el ANUNCIO APAGADO. En caso de ser asi, el indicador de ANUNCIAR es establecido en APAGADO (paso 1128) . En caso de no ser asi, y después que se han revisado las otras instrucciones anteriores, el IGFCI transmite (paso 1130) el estado actual del IGFCI al registrador central. Las interrupciones locales son habilitadas y el indicador COMANDO_EN_ESPERA es removido (paso 1132) antes que finalice la subrutina. La figura 12 ilustra un diagrama de flujo 1200 para una ejecución de una subrutina de auto-prueba y restablecimiento. Se revisan los contactos de interrupción de potencia (paso 1202) para una condición abierta, lo cual indica que el IGFCI ya ha sido activado. En caso de ser asi, la auto-prueba no es corrida y la subrutina retorna al programa de llamada. En caso de no ser asi, se inicia un (1) segundo, por ejemplo, (paso 1204) . La salida de AUTO_PRUEBA es ENCENDIDA (paso 1206) para simular una condición de falla al IGFCI. Para confirmar la activación del IGFCI, se revisan los contactos de interrupción de potencia (paso 1208) para una condición abierta. El IGFCI continua monitoreando los contactos de interrupción de potencia hasta que vence el temporizador de 1 segundo (paso 1210). Si vence el temporizador (paso 1210) y los contactos de interrupción de potencia no se han abierto, el indicador de ANUNCIAR es ENCENDIDO (paso 1212) . Si los contactos de interrupción de potencia están abiertos (paso 1208), la salida de AUTO_PRUEBA es APAGADA y la salida de AUTO_RESTABLECIMIENTO es ENCENDIDA por un sesentavo (1/60) de un segundo y después retorna a APAGADO. Los contactos de interrupción de potencia son revisados (paso 1216) para el cierre. El IGFCI continua monitoreando los contactos de interrupción de potencia hasta que vence el temporizador de 1 (paso 1218). Si el vence el temporizador (paso 1218) y los contactos de interrupción de potencia no se han cerrado, se enciende el indicador ANUNCIAR (paso 1212) . Si los contactos de interrupción de potencia se confirman como cerrados (paso 1216) , el temporizador de 1 segundo es APAGADO (paso 1220) y la subrutina retorna al programa de llamada. Otras modalidades están dentro del alcance de las siguientes reivindicaciones.

Claims

NOVEDAD DE LA INVENCION Habiendo descrito el presente invento, se considera como una novedad y, por lo tanto, se reclama como prioridad lo contenido en las siguientes: REIVINDICACIONES

1.- un dispositivo de interrupción de circuito de falla por puesta a tierra, que comprende: a) un par de contactos para hacer y romper una trayectoria conductora entre los conductores del lado de linea y de carga; b) un circuito inteligente que tiene funcionalidad de auto-prueba para probar y restablecer el interruptor de circuito de falla por puesta a tierra y para transmitir los resultados de esto a un dispositivo remoto, dicho circuito inteligente comprende: i) un microcontrolador ; ii) un circuito de comunicaciones acoplado a dicho microcontrolador, dicho circuito de comunicaciones para comunicar a un dispositivo remoto el estado del interruptor de circuito de falla por puesta a tierra; c) un circuito de falla por puesta a tierra que tiene una entrada acoplada a una salida de dicho microcontrolador, dicho circuito de falla por puesta a tierra para recibir una señal de desconexión desde dicho microcontrolador y para abrir selectivamente dicho par de contactos para conducir una auto-prueba.

2. - El interruptor de circuito de falla por puesta a tierra de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque dicho circuito inteligente comprende capacidad de transmisión bidireccional .

3. - El interruptor de circuito de falla por puesta a tierra de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque dicho circuito inteligente comprende un microcontrolador configurado para volver a cerrar los contactos después que los contactos han sido abiertos.

4. - Un método para probar un interruptor de circuito de falla, que comprende: enviar por lo menos una señal de control desde un dispositivo de control que comprende un microcontrolador al interruptor de circuito de falla por puesta a tierra que comprende un circuito integrado para crear por lo menos una condición; desconectar un conjunto de contactos a través de una señal proveniente de dicho circuito integrado; detectar por lo menos una respuesta para dicha señal de control; y transmitir un reporte que comprenda por lo menos dicha respuesta a un dispositivo remoto.

5. - El método de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque dicho dispositivo de control que es un microprocesador, ejecuta el siguiente paso: determinar si una auto-prueba se ha completado con éxito.

6. - El método de conformidad con la reivindicación 5, que además comprende el paso de cerrar dichos contactos después que dichos contactos han sido desconectados .