MX2012004545A - Sistema electrico con limitador de circuito. - Google Patents
Sistema electrico con limitador de circuito.Info
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Abstract
Un sistema de distribución de energía eléctrica limita de manera automática el número de ensambles de cables de energía sustancialmente similares o idénticos que se pueden alimentar eléctricamente desde una fuente de energía. Una unidad de control es conectada entre la fuente de energía y los ensambles de cable de energía, y limita el número de ensambles de cable de energía que pueden ser alimentados en el sistema al detectar el voltaje en un circuito de detección. Un voltaje aplicado en el circuito de detección cambia de una manera pronosticable que corresponde al número de ensambles de cable de energía que son conectados eléctricamente en el circuito. Cada ensamble de cable de energía incluye un elemento de impedancia que es agregado al circuito de detección cuando el ensamble de cable de energía correspondiente es acoplado al sistema, y una vez que el voltaje detectado está más allá de un valor de umbral determinado, la unidad de control asegurará que los ensambles de cable de energía no sean alimentados por la fuente de energía.
Description
SISTEMA ELÉCTRICO CON LIMITADOR DE CIRCUITO
REFERENCIA CRUZADA A SOLICTUD RELACIONADA
La presente solicitud reclama el beneficio de la solicitud provisional de los Estados Unidos No. de Serie 61/476,613, presentada el 18 de abril de 2011, la cual está incorporada aquí mediante referencia en su totalidad.
CAMPO DE LA INVENCIÓN
La presente invención se refiere a sistemas eléctricos para interconectar ensambles de energía modulares en tándem, o agrupados y, de modo más particular, a un sistema eléctrico para limitar el número de ensambles de energía modulares interconectados que pueden ser conectados de modo operativo entre sí.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
La organización eficiente de los dispositivos que requieren de energía eléctrica dentro de un ambiente de oficina, comercial, industrial o residencial ha sido un problema histórico. Esos dispositivos incluyen lámparas, máquinas de escribir, computadoras, impresoras, complejas estaciones telefónicas, pantallas de vídeo y similares. Los problemas principales asociados con la organización eficiente y el uso de esos dispositivos se refieren la abundancia de disposiciones de cableado y la colocación de los dispositivos que requieren de energía dentro del ambiente.
Con el uso incrementado en el ambiente de oficina, muchos artículos de mobiliario han sido modificados para acomodar la proliferación de cables eléctricos asociados con estas computadoras. La tarea del manejo de cableado se vuelto problemática, aunque más esencial. Se han desarrollado muchos sistemas de mobiliario que proporcionan medios para almacenar o contener los diversos cables y conductores asociados con el sistema de computadora, así como otro equipo eléctrico que puede ser sostenido por un artículo de mobiliario tal como un escritorio.
Surge más de un problema en el caso de mobiliario agrupado o interconectado. Por ejemplo, en instalaciones de salas de conferencias y de capacitación, un número de mesas pueden ser conectadas o agrupadas en una disposición particular. En una instalación de capacitación, varias personas en capacitación se pueden sentar alrededor de una disposición de mesas, cada persona en capacitación que tiene su propia computadora para ejecutar varias tareas de capacitación. De manera similar, en una instalación de sala de conferencias, los asistentes pueden requerir de igual modo sus propios monitores de computadora en sus ubicaciones particulares en la disposición de mesas.
Con este tipo de mobiliario agrupado, surgen problemas acerca de como proporcionar energía eléctrica a cada una de las computadoras a través de la longitud del mobiliario conectado. Un enfoque es proporcionar a cada estación de trabajo o ubicación de mesa de conferencia con un cable eléctrico conectado directamente a un tomacorriente. Sin embargo, en muchas salas de conferencias o de capacitación, no hay suficientes tomacorrientes de pared para acomodar el número de participantes. Una opción adicional que se ha puesto en práctica es la utilización de una serie de contactos múltiples. Estos contactos incluyen múltiples tomacorrientes eléctricos conectados a un cable de corriente individual. El cable de corriente, a su vez, es conectado en un tomacorriente de pared. Un enfoque sustantivo es ventajoso en la reducción del número necesario de enchufes de pared. Es decir, un contacto múltiple común puede tener de cuatro a ocho tomacorrientes eléctricos. Sin embargo, incluso con dicha configuración, y en una instalación de sala de conferencias en donde hay una docena o más de participantes, se requerirá de varios contactos múltiples. El número de contactos múltiples puede exceeder al de tomacorrientes de pared disponibles. Además, incluso si hay un número suficiente de tomacorrientes de pared, el uso de varios contactos múltiples puede conducir a una masa enredada de cables eléctricos.
Desafortunadamente, algunos usuarios pueden intentar de modo inapropiado hacer una "conexión en serie" de un conjunto de contactos múltiples juntos. Es decir, cada contacto múltiple puede ser conectado a un contacto múltiple previo, que finalmente es conectado a un tomacorriente de pared individual. Dicho uso de un contacto múltiple con frecuencia viola ciertos estándares regulatorios, así como las recomendaciones de los fabricantes de contactos múltiples. Sin consideración de los riesgos de seguridad, la conexión en serie de contactos múltiples plantea aún problemas en el manejo de cableado.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
La presente invención proporciona un sistema de distribución de energía eléctrica en el cual una pluralidad de ensambles de cable de energía pueden ser conectados a una fuente de energía a través de una unidad de control que limita de manera automática el número de ensambles de cable de energía que pueden sr alimentados en el sistema. Esto se logra por medio de un circuito de detección de voltaje en el cual el voltaje aplicado descenderá de una manera pronosticable o conocida que corresponde al número de ensambles de cable de energía que son eléctricamente conectados en el circuito. Una vez que el número detectado de ensambles de cable de energía es igual o excede un número de umbral predeterminado (que corresponde a una caída de voltaje predeterminada en el circuito de detección), la unidad de control asegura que los ensambles de cable de energía no sean alimentados por la fuente de energía.
De acuerdo con un aspecto de la invención, un sistema de distribución de energía eléctrica incluye por lo menos un receptáculo de tomacorriente configurado para montaje en una superficie de voltaje, por lo menos un ensamble de cable de energía configurado para ser colocado detrás de la superficie de trabajo, y una unida de control. El ensamble de cable de energía incluye (i) un sub-ensamble de cable de energía principal que tiene por lo menos dos conductores de energía, por lo menos dos conductores de señal, y un par de conectores eléctricos en porciones de extremo opuestas del sub-ensamble de cable de energía principal, (ii) un elemento de impedancia eléctrica que es eléctricamente acoplado a por lo menos uno de los conductores de señal, y (iii) un cable de alimentación de tomacorriente configurado para ser eléctricamente acoplado al receptáculo de tomacorriente y a los conductores de energía en el sub-ensamble de cable de energía principal. La unidad de control está en comunicación eléctrica con los conductores de energía y los conductores de señal del sub-ensamble de cable de energía principal, e incluye un interruptor eléctrico a lo largo de por lo menos uno de los conductores de energía. El interruptor es controlado para evitar de manera selectiva un flujo de electricidad a través de los conductores de energía. Un controlador en comunicación eléctrica con los conductores de señal y el interruptor eléctrico es operable para detectar un número de sub-ensambles de cable de energía principal que son acoplados juntos en el sistema de distribución eléctrica al medir un voltaje en los conductores de señal. La unidad de control es operable para cerrar el interruptor eléctrico a fin de permitir un flujo de electricidad a través de los conductores de
energía cuando el número de sub-ensambles de cable de energía principal en el sistema de distribución de energía eléctrica es detectado por el controlador.
De manera opcional, el elemento de impedancia eléctrica es acoplado eléctricamente a través de los conductores de señal de manera que cuando el sistema de distribución de energía eléctrica incluye una pluralidad de sub-ensambles de cable de energía principal eléctricamente acoplados en serie, los elementos de impedancia eléctrica están acoplados de modo eléctrico en paralelo. En esta disposición, la resistencia eléctrica a través dé los conductores de señal se reduce a medida que se incrementa el número total de sub-ensambles de cable de energía principal y los elementos de impedancia eléctrica.
De forma opcional, el elemento de impedancia eléctrica es acoplado de manera eléctrica a lo largo de sólo uno de los conductores de señal de modo que cuando el sistema de distribución de energía eléctrica incluye una pluralidad de los sub-ensambles de cable de energía principal eléctricamente acoplados en serie, los elementos de impedancia eléctrica también están acoplados en serie de modo eléctrico. En esta disposición, la resistencia eléctrica a través de los conductores de señal se incrementó a medida que se incrementó el número total de sub-ensambles de cable de energía principal and elementos de impedancia eléctrica.
De manera opcional, el sub-ensamble de cable de energía principal incluye por lo menos tres conductores de energía que incluyen un conductor de línea, un conductor neutro, y un conductor a tierra.
De modo opcional, el elemento de impedancia eléctrica incluye un resistor eléctrico.
De forma opcional, el elemento de impedancia eléctrica es colocado en uno del primero y segundo conectores eléctricos del sub-ensamble de cable de energía principal.
Opcionalmente, el controlador incluye un convertidor eléctrico en comunicación eléctrica con dichos por lo menos dos conductores y con los conductores de señal, el convertidor eléctrico para convertir una energía eléctrica de voltaje relativamente más elevado a una energía eléctrica de voltaje relativamente menor que es aplicada a los conductores de señal.
De manera opcional, el cable de alimentación de tomacorriente incluye por lo menos dos conductores de alimentación de energía que están acoplados de modo eléctrico a los conductores de energía del sub-ensamble de cable de energía principal en el primer conector eléctrico. De forma opcional, el cable de alimentación de tomacorriente no incluye conductores eléctricos en comunicación con los conductores de señal del sub-ensamble de cable de energía principal.
De modo opcional, el receptáculo de tomacorriente es un receptáculo de tomacorriente desplegable que está configurado para ser soportado en un receso en la superficie de trabajo.
De forma opcional, el primer conector eléctrico está
configurado para acoplar mecánica y eléctricamente a por lo menos dos conductores de energía y los conductores de señal de un primero de los sub-ensambles de cable de energía principal con dichos por lo menos dos conductores de energía y los conductores de señal en el segundo conector eléctrico de un segundo de los sub-ensambles de cable de energía principal.
Por lo tanto, la presente invención proporciona un sistema de distribución de energía eléctrica que puede ser implementada a lo largo de una superficie de trabajo u otra área en donde se desean múltiples receptáculos de tomacorriente, aunque no energizarán automáticamente ninguno de los receptáculos de tomacorriente si demasiados ensambles de cable de energía están conectados juntos en un circuito individual. Esto limita o evita de modo sustancial la oportunidad de una condición de sobrecarga de energía, o de que se hagan demasiadas conexiones de contacto eléctrico en un solo circuito, en tanto que permite aún la conveniencia de ensambles de cable de energía sustancialmente idénticos o universales o intercambiables.
Estos y otros objetos, ventajas, propósitos y características de la presente invención se volverán más evidentes a la revisión de la siguiente especificación en conjunción con los dibujos.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
La FIGURA 1 es una vista en perspectiva de un sistema de distribución eléctrica que incorpora la limitación de circuito de acuerdo con la presente invención;
La FIGURA 2 es una vista en perspectiva alargada de la unidad de control y un ensamble de cable de energía individual tomada a partir de la región designada II en la FIGURA 1;
La FIGURA 3 es una vista en elevación del ensamble de cable de energía individual de la FIGURA 2, mostrado con su módulo de tomacorriente colocado en una superficie de trabajo;
La FIGURA 4 es un esquema del cableado para el subensamble de cable de energía principal desde el ensamble de cable de energía de las FIGURAS 1 y 2;
La FIGURA 5 es un vista en elevación lateral de la unidad de control of el sistema de distribución eléctrica;
La FIGURA 6 es un esquema del cableado que entra y sale del controlador de la unidad de control;
La FIGURA 7 es un esquema simplificado de la unidad de control y dos ensambles de cable de energía;
La FIGURA 7A es un esquema simplificado de un ensamble de cable de energía alternative que tiene un resistor conectado en serie; y
La FIGURA 8 es un esquema completo de la unidad de control del sistema de distribución eléctrica.
DESCRIPCIÓN DE LAS MODALIDADES PREFERIDAS
Haciendo referencia ahora a los dibujos y las modalidades ilustrativas mostradas en ellos, un sistema de distribución de energía eléctrica 10 incluye una pluralidad de ensambles de cable de energía generalmente en forma de Y 12 que son eléctricamente conectables en serie, y que reciben energía eléctrica a través de una unidad de control 14 y dirigen esta energía hacia cables ramales respectivos y un tomacorríente (FIGURAS 1 y 2). La unidad de control 14 recibe energía eléctrica a través de un enchufe 16 que es conectable a un tomacorriente de pared u otra fuente de energía eléctrica (FIGURA 2), y es operable para conducir de manera selectiva la energía eléctrica hacía los ensambles de cable de energía 12 dependiendo del número de ensambles de cable de energía que son acoplados en el sistema de distribución de energía eléctrica 10, como se describirá con mayor detalle más adelante. De este modo, cada ensamble de cable de energía 12 puede ser sustancialmente idéntico a los otros ensambles de cable de energía, y el sistema 10 puede des-energizar (o no energizar) los ensambles de cable de energía 12 en el caso de que más de un número predeterminado de ensambles de cable de energía 12 estén eléctricamente acoplados juntos. Los ensambles de cable de energía 12 pueden ser colocados en una superficie de trabajo 18 (FIGURA 3), tal como un escritorio sustancialmente horizontal, mesa, estación de trabajo o similar, y usados para suministrar energía eléctrica a computadoras, teléfonos y otro equipo de comunicaciones, iluminación o de modo sustancial, cualesquiera otros aparatos y dispositivos que consumen energía eléctrica. Se consideró el cableado asociado con cada ensamble de cable de energía 12 puede ser colocado detrás de la superficie de trabajo 18 para ser relativamente no obstructores u oscurecidos, tal como debajo de la superficie de trabajo como se muestra en la FIGURA 3.
Cada ensamble de cable de energía 12 incluye a ensamble o sub-ensamble de cable de energía principal 20 que tiene un cable de energía principal 22 con porciones opuestas 22a, 22b, un primer conector o ascendente 24 en la primera porción de extremo 22a y un segundo conector o descendente 26 at la segunda porción de extremo 22b (FIGURAS 1-3). Los conectores adecuados 24, 26 están disponibles con Byrne Electrical Specialists, Inc. de Rockford, Michigan. Cada ensamble de cable de energía 12 incluye además un cable ramal o cable de alimentación de tomacorriente 32 que está eléctrica y mecánicamente conectado al sub-ensamble de cable de energía principal 20, por ejemplo en el conector descendente 26. Sin embargo, se considera que el cable de alimentación de tomacorriente 32 podría ser conectado al conector ascendente 24 o directamente al cable de energ ia 22.
Un módulo de tomacorriente 28 es conectable a la porción de extremo opuesto del cable de alimentación de tomacorriente 32 y, en la modalidad ilustrada, el módulo de tomacorriente 28 es una unidad de tomacorriente de energía desplegable configurada para ser montada en un receso o abertura 30 que se forma o establece en la superficie de trabajo 18 (FIGURA 3). Sin embargo, se apreciará que se puede proporcionar sustancialmente cualquier conector de energía eléctrica, enchufe, o similar en el extremo del cable de alimentación de tomacorriente 32. Los módulos de tomacorriente de energía 28 pueden proporcionar receptáculos o conectores para suministrar energía eléctrica y/o datos, tales como aquellos disponibles con Byrne Electrical Specialists, Inc. de Rockford, Michigan, y pueden ser sustancialmente similares a aquellos descritos en cualquiera de las Patentes de los Estados Unidos de propiedad conjunta Nos. 5,575,668; 6,028,267; y 6,290,518, las descripciones de las cuales están incorporadas a la presente mediante referencia. Se apreciará que los cables de energía principal 20 y los cables de alimentación de tomacorriente 32 pueden ser sustancialmente de cualquier longitud deseada, sin apartarse del espíritu y alcance de la presente invención.
La unidad de control 14 incluye un controlador 34 que recibe energía eléctrica a través de un cable de alimentación de energía 36 que tiene un conector 16 en el extremo opuesto del mismo (FIGURAS 1, 2, 5, y 6). Un cable de salida de energía 38 recibe de manera selectiva energía eléctrica desde el cable de alimentación 36 (a través de la unidad de control 14) cuando se determina que el número de ensambles de cable de energía 12 acoplados a la unidad de control 14 (por medio del controlador 34) está en o por debajo de un número máximo predeterminado. El cable de salida de energía 38 suministra energía eléctrica a ensambles de cable de energía 12 a través de un conector de salida de energía 40, el cual puede ser sustancialmente similar o idéntico al conector descendente 26, y que es mecánica o eléctricamente conectable al conector ascendente 24 de uno de los ensambles de cable de energía 12. Ensambles de cable de energía 12 adicionales o subsecuentes o descendentes pueden ser conectados eléctrica y mecánicamente juntos en serie o de una manera "en serie" o tándem, como se muestra de forma conceptual en la FIGURA 1.
En la modalidad ilustrada, el cable de alimentación de energía 36 incluye tres conductores de alimentación de energía, a saber, un conductor de alimentación de "linea" o "con carga" 42a, un conductor de alimentación neutro 44a, y un conductor de alimentación a tierra 46a (FIGURA 6). El cable de salida de energía 38 incluye tres conductores de salida de energía, a saber un conductor de salida de "línea" o "con carga" 42b, un conductor de salida neutro 44b, y un conductor de salida a tierra 46b (FIGURA 6), que corresponden a los conductores de alimentación de energía 42a, 44a, y 46a respectivos. Aunque se muestran tres conductores de alimentación de energía y tres conductores de salida de energía, se apreciará que en ciertas aplicaciones, puede ser suficiente proporcionar sólo dos conductores de energía a través del sistema, o más de tres conductores de energía para otras aplicaciones. El cable de salida de energía 38 incluye además primera y segunda "líneas de detección" de salida o conductores de señal 48b, 50b que, en la modalidad ilustrada, transportan una corriente eléctrica de bajo voltaje, por ejemplo de aproximadamente cinco voltios. Se comprenderá que los conductores de señal pueden ser referidos de modo general en la presente como "conductores de señal 48, 50" sin sufijos alfabéticos en sus números de referencia. En contraste a los conductores de señal 48b, 50b de voltaje relativamente bajo, los conductores de alimentación de energía 42a, 44a, 46a y los conductores de salida de energía 42b, 44b, 46b están configurados para transportar una corriente eléctrica de mayor voltaje, por ejemplo de aproximadamente 110 o 220 voltios de CA, ya que esta energía es suministrada de manera selectiva a los consumidores de energía eléctrica (aparatos, luces, equipo de oficina, etcétera) a través de módulos de tomacorriente de energía 28 en los extremos de cables de alimentación de tomacorriente 32 respectivos.
Similar al cable de salida de energía 38 de la unidad de control 14, cada cable de energía principal 22 de cada ensamble de cable de energía 12 incluye un conductor principal de línea 42c, un conductor principal neutro 44c, un conductor principal a tierra 46c, un primer conductor de señal principal 48c, y un segundo conductor de señal principal 50c (FIGURA 4). Cada uno de los conductores (42c, 44c, 46c, 48c, 50c) en el cable de energía principal 22 corresponde y conecta eléctricamente a los conductores de salida de energía (42b, 44b, 46b, 48b, 50b) cuando el conector ascendente 24 del sub-ensamble de cable de energía principal 20 es acoplado eléctrica y mecánicamente al conector de salida de energía 40 de la unidad de control 14. De igual manera, cada uno de los conductores (42c, 44c, 46c, 48c, 50c) en el cable de energía principal 22 de un ensamble de cable de energía 12 determinado corresponde y conecta de manera eléctrica a los conductores correspondientes de los otros ensambles de cable de energía 12 cuando módulos adyacentes 12 están eléctrica y mecánicamente acoplados juntos a través del acoplamiento de los conectores descendentes 26 (de módulos ascendentes 12) con los conectores ascendentes 24 (de los módulos descendentes 12). A diferencia de los cables de energía principal 22, cada uno de los cables de alimentación de tomacorriente 32 incluye sólo un conductor de alimentación de salida de línea 42d, un conductor de alimentación de salida neutro 44d, y un conductor de alimentación de salida a tierra 46d, que corresponden a y están eléctricamente acoplados a los conductores principales correspondientes (42c, 44c, 46c) del cable de energía principal 22 en el conector descendente 26, tal como se muestra en la FIGURA 4. Por tanto, los cables de alimentación de tomacorriente 32 no incluyen los conductores de señal. Los conductores de alimentación de salida 42d, 44d, 46d están en comunicación eléctrica con enchufes eléctricos 52 de módulos de tomacorriente de energía 28.
Un dispositivo de impedancia eléctrica, tal como un resistor 54, está acoplado de manera eléctrica entre el primer conductor de señal principal 48c y segundo conductor de señal principal 50c y puede ser colocado en cualquier parte a lo largo del sub-ensamble de cable de energía principal 20, por ejemplo a lo largo del cable de energía principal 22, ó en cualquiera del conector ascendente 24 o el conector descendente 26 (FIGURAS 4, 7, y 8). Por tanto, cuando los sub-ensambles de cable de energía principal 20 de múltiples ensambles de cable de energía son acoplados juntos, los resistores eléctricos 54 son colocados eléctricamente en paralelo. En consecuencia, cuando se aplica corriente eléctrica a los conductores de señal 48, 50, a mayor número de resistores eléctricos 54 en un circuito de detección 56 que está definido en parte por los conductores de señal 48, 50 (FIGURA 7), menor la resistencia general en el circuito de detección 56 (y la correspondiente caida de voltaje). Cada resistor eléctrico 54 en cada conector ascendente 24 de cada ensamble de cable de energía 12 exhibe sustancialmente la misma resistencia eléctrica que los demás resistores eléctricos 54 en los demás ensambles de cable de energía, de modo que el número de ensambles de cable de energía 12 acoplados a una determinada unidad de control 14 puede ser calculado o medido por el controlador 34, con el mayor voltaje en el circuito de detección 56 que corresponde a un mayor número de ensambles de cable de energía 12 conectados en serie, como se describirá más adelante. Aunque se muestra y describe principalmente en la presente como un "resistor", se comprenderá que el resistor eléctrico 54 representa sustancialmente cualquier dispositivo o elemento capaz de proporcionar una impedancia eléctrica.
El controlador 34 incluye un microcontrolador 58 que está en comunicación con primero y segundo conductores de señal de salida 48b, 50b, y con el conductor de línea de alimentación 42a y el conductor de línea de salida 42b, como se muestra en la FIGURA 7. El microcontrolador 58 incluye además un interruptor de relé 60 que conecta y desconecta de manera selectiva el conductor de línea de salida 42b con el conductor de línea de alimentación 42a de acuerdo con la caída de voltaje a lo largo del primer y segundo conductores de señal 48, 50, que es percibida o detectada por el microcontrolador 58. En la modalidad ilustrada, el controlador 34 incluye además un convertidor de energía 62 que recibe energía eléctrica de alto voltaje (tale como 110 o 220 voltios CA; como se muestra en las FIGURAS 7 y 8) a través de los conductores de alimentación de convertidor 64a, 66a que están eléctricamente acoplados al conductor de línea de alimentación 42a y el conductor de línea de salida 44a del cable de alimentación de energía 36, respectivamente. El convertidor de energía 62 convierte la alimentación de energía CA de alto voltaje a una salida de energía de menor voltaje estable en los conductores de salida de convertidor 64b, 66b, que suministran al microcontrolador 58 la energía eléctrica (5 voltios CD, como se muestra en la FIGURA 7). La energía CE de 5 voltios suministrada al microcontrolador 58 por los conductores de salida de convertidor 64b, 66b es utilizada para suministrar la energía CD de 5 voltios a los conductores de salida de señal 48b, 50b, así como al interruptor de relé 60 y los demás circuitos del microcontrolador 58, que se describirán en mayor detalle más adelante.
Un microprocesador 68 en el microcontrolador 58 completa el circuito de detección 56 cuando se combina con los primeros conductores de señal 48b, 48c y los segundos conductores de señal 50a, 50b (FIGURA 7). El microprocesador 68 es programado con un umbral de voltaje predeterminado que corresponde al número máximo de ensambles de cable de energía 12 que se permitirá sean conectados a la unidad de control 14. Cuando no se conectan ensambles de cable de energía 12 a la unidad de control 14, la caída de voltaje a través de los conductores de señal 48, 50 es cero, de manera que la señal de 5 voltios completa regresa a (y es medida por) el microprocesador 68. El microprocesador 68 puede ser programado para mantener al interruptor de relé 60 en una condición abierta bajo estas circunstancias, o puede ser programado para cerrar el interruptor de relé 60 cuando no se conectan ensambles de cable de energía 12 y la unidad de control 14 es alimentada.
Cuando un ensamble de cable de energía individual 12 es acoplado eléctricamente a la. unidad de control 14, la caída de voltaje a través de los conductores de señal 48, 50 está en un nivel máximo, que corresponde a un voltaje máximo que regresa a (y es medido por) el microprocesador 68 cuando se utiliza un divisor de voltaje, como se describe más adelante. Este voltaje medido será mayor que el umbral de voltaje mínimo en el cual el microprocesador 68 cerrará el interruptor de relé 60, y el microprocesador 68 cerrará el interruptor 60 en consecuencia, aplicando de este modo la corriente eléctrica al conductor de línea de salida 42b y alimentando el módulo de tomacorriente 28 asociado con un ensamble de cable de energía 12 conectado a la unidad de control 14. A medida que se conectan ensambles de cable de energía 12 adicionales al primer ensamble de cable de energía, el voltaje de señal que regresa a (y que es medido por) el microprocesador 68 se reducirá desde su valor cuando sólo se conecte un ensamble de cable de energía 12, a medida que se agreguen resistores 54 adicionales al circuito de detección 56 en paralelo. El voltaje de señal excederá un valor de umbral mínimo predeterminado cuando un número predeterminado de ensambles de cable de energía 12 ha sido acoplado eléctricamente a la unidad de control 14, y cuando se alcanza ese punto, el microprocesador 68 abrirá el interruptor de relé 60 y desconecta la energía desde el conductor de línea de salida 42b, deja de alimentar de forma efectiva los ensambles de cable de energía 12.
En la modalidad ilustrada, el interruptor de relé 60 alude a una condición de circuito abierto en el cual hay continuidad eléctrica entre el conductor de alimentación de línea 42a y el conductor de salida de línea 42b, tal como se muestra en la FIGURA 7. Sólo cuando el microprocesador 68 detecta que el voltaje de señal a través de los conductores de señal 48, 50 está por debajo de un valor de umbral máximo el microprocesador activará el interruptor de relé 60 para establecer la continuidad eléctrica entre el conductor de alimentación de línea 42a y el conductor de salida de línea 42b, energizando por tanto los ensambles de cable de energía 12 que están acoplados a la unidad de control 14. En esta configuración, los ensambles de cable de energía 12 no serán alimentados eléctricamente a menos que el número de ensambles de cable de energía conectados a la unidad de control 14 sea menor que o igual a un número permisible máximo predeterminada de ensambles de
cable de energía. Por ejemplo, sí el número máximo permisible de ensambles de cable de energía es ocho, ocho ensambles de cable de energía están acoplados ya a una determinada unidad de control 14, y un usuario conecta un noveno ensamble de cable de energía, el microprocesador 68 abrirá el interruptor de relé 60 para des-energizar todos los ensambles de cable de energía 12 de manera simultánea. Mediante un ejemplo adicional, si una unidad de control 14 dada es acoplada eléctricamente a más de un número permisible máximo de ensambles de cable de energía, aunque está conectado aún a una fuente de energía eléctrica, que conecta la unidad de control 14 a una fuente de energía no alimentará los ensambles de cable de energía, incluso de forma momentánea, debido a que el interruptor de relé 60 por defecto estará en una condición abierta, y el microprocesador 68 no cerrará el interruptor de relé de señal 60 una vez que la unidad de control 14 es energizada debido a que el microcontrolador habrá detectado que el número de ensambles de cable de energía excede el número permisible máximo. Esta disposición proporciona una característica a prueba de falla ya que los ensambles de cable de energía 12 sólo serán alimentados si el controlador actúa para cerrar el interruptor de relé 60, el cual de otro modo estará por omisión en una posición abierta.
Se apreciará que en vez de colocar el resistor eléctrico en cada ensamble de cable de energía en paralelo, como se mostró y describió con anterioridad, un sub-ensamble de cable de energía principal 20' alternativo (FIGURA 7A) puede incluir un resistor
eléctrico 54 (o sustancialmente cualquier otro dispositivo o elemento que proporciona una impedancia eléctrica) que es colocado en línea con uno de los conductores de señal, tal como el conductor de señal 50c, de modo que los resistores de sub-ensambles de cable de energía conectados adyacentes 20' están colocados en serie, y se puede calcular o medir por tanto el número de sub-ensambles de cable de energía 20' acoplados a una unidad de control 14 determinada mediante el controlador, con el menor voltaje en el circuito de detección que corresponde a un mayor número de ensambles de cable de energía conectados en serie. Sin embargo, en esta disposición de resistores en serie, se apreciará que un dispositivo de conmutación u otro elemento sería utilizado para cerrar el circuito de detección sin consideración del número de ensambles de cable de energía 12 que se acoplen juntos.
Haciendo referencia ahora a la FIGURA 8, se proporciona detalle adicional para los circuitos del sistema de distribución de energía eléctrica 10. El convertidor de energía 62 es de un diseño sustancialmente convencional para convertir la energía de entrada CA de 110 voltios o 220 voltios (u otra energía de entrada de voltaje relativamente elevado), como se conoce en la técnica. El interruptor de relé 60 incluye un transistor de conmutación 70 y un relé con protección de voltaje unipolar 72. El microprocesador 68 recibe una señal de voltaje desde un divisor de voltaje 74, y utiliza la conversión analógico-a-digital a fin de proporcionar una función de "conteo" y/o para determinar si el voltaje de señal ha excedido el voltaje permisible máximo para mantener el interruptor de relé 60 en una configuración abierta. Un microprocesador 68 adecuado es el microcontrolador Modelo No. PIC12F675 8-bit CMOS, disponible con Microchip Technology Inc. de Chandler, Arizona. La señal abierto/cerrado es suministrada hacia el transistor de conmutación 70, el cual alimenta o no al relé 72 para cerrar o abrir el interruptor de relé 60 en consecuencia. De modo opcional, el voltaje de umbral se puede variar de acuerdo con el número deseado permisible máximo de ensambles de cable de energía. Se proporciona un interruptor de circuito 76 a lo largo del conductor de línea de alimentación 42a y desconectará la energía hacia el controlador 34 y hacia los ensambles de cable de energía 12 si la corriente extraída en el sistema 10 excede un umbral máximo, sin consideración del número de ensambles de cable de energía 12 que son eléctricamente conectados en el sistema. Por tanto, mientras el interruptor de relé 60 está cerrado, el controlador 34 proporciona un suministro de energía selectivo eficiente en cuanto a energía, estable con corriente substancialmente constante y salida de energía de voltaje constante hacia los ensambles de salida de energía 28 de los ensambles de cable de energía 12.
De forma opcional, y en la modalidad ilustrada de la FIGURA 8, el microcontrolador incluye una luz de señal 78 (tal como un LED o similar), la cual puede ser colocada junto a una superficie externa del controlador 34. En la modalidad ilustrada, la luz de señal 78 es iluminada sólo cuando el interruptor de relé 60 se cierra, señalando de este modo a los usuarios que los ensambles de cable de energía 12 que están conectados a la unidad de control 14 son eléctricamente alimentados. Sin embargo, se considera que se pueden emplear múltiples luces de señal, o luces de señal multicolores, para señalar diferentes condiciones de operación del sistema de distribución de energía eléctrica 10. Por ejemplo, se podría utilizar una sola luz de señal LED roja/verde individual para indicar si (i) la unidad de control 14 es energizada aunque el interruptor de relé 60 esté abierto y por tanto cualesquiera ensambles de cable de energía 12 que están acoplados a la unidad de control 14 no son energizados (luz roja), (ii) la unidad de control 14 es energizada y el interruptor de relé 60 es cerrado para alimentar los ensambles de cable de energía 12 (luz verde), o (iii) la unidad de control 14 no es energizada y tampoco los ensambles de cable de energía 12 (sin luz).
Por tanto, el sistema de distribución de energía eléctrica de la presente invención permite a un usuario agregar y eliminar los ensambles de cable de energía en el sistema de una manera intercambiable, de acuerdo con el número de ensambles de cable de energía deseado para una aplicación determinada, aunque no alimentará los ensambles de cable de energía si su número excede un número de umbral predeterminado, sin consideración de la cantidad de demanda de corriente eléctrica que se coloque en realidad en el sistema. La unidad de control recibe energía eléctrica desde una fuente de energía, y todos los ensambles de cable de
energía en el sistema de distribución asociado con esa unidad de control son energizados a través de la unidad de control, en tanto que la unidad de control detecta que el número de ensambles de cable de energía no excede un número de módulos predeterminado o seleccionable. Por tanto, el sistema opera para ayudar a asegurar que el número de ensambles de cable de energía conectados en serie no excede un número seguro, independiente de la extracción de corriente real en el sistema. Esto permite a los usuarios conectar múltiples ensambles de cable de energía a una sola fuente de energía sin la inconveniencia de acoplar diferentes ensambles de cable de energía en un orden específico, en tanto que se mantiene el cumplimiento de la seguridad y de código.
Se pueden llevar a cabo cambios y modificaciones en las modalidades descritas de manera específica sin apartarse de los principios de la presente invención la cual está destinada a estar limitada solamente por el alcance de las reivindicaciones adjuntas, según sean interpretadas de acuerdo con los principios de la ley de patentes, incluyendo la doctrina de equivalentes.
Claims (20)
1. Un sistema de distribución de energía eléctrica que comprende: por lo menos un receptáculo de tomacorriente de energía configurado para montaje en una superficie de trabajo; por lo menos un ensamble de cable de energía configurado para ser colocado detrás de la superficie de trabajo y que comprende (i) un sub-ensamble de cable de energía principal que tiene por lo menos dos conductores de energía, por lo menos dos conductores de señal, y primero y segundo conectores eléctricos en porciones de extremo opuestas de dicho sub-ensamble de cable de energía principal, (ii) un elemento de impedancia eléctrica acoplado eléctricamente a por lo menos uno de los conductores de señal, y (¡ii) un cable de alimentación de tomacorriente configurado para ser acoplado eléctricamente al receptáculo de tomacorriente de energía y a los conductores de energía en el sub-ensamble de cable de energía principal; una unidad de control en comunicación eléctrica con los conductores de energía y los conductores de señal del sub-ensamble de cable de energía principal, la unidad de control que comprende un interruptor eléctrico colocado a lo largo de por lo menos uno de los conductores de energía y operable para evitar de manera selectiva un flujo de electricidad a través de los conductores de energía, y un controlador en comunicación eléctrica con los conductores de señal y el interruptor eléctrico; en donde el controlador es operable para detector un número de sub-ensambles de cable de energía principal acoplados juntos en el sistema de distribución de energía eléctrica a través de la medición de un voltaje en dichos conductores de señal, y en donde la unidad de control es operable para cerrar el interruptor eléctrico a fin de permitir un flujo de electricidad a través de dichos por lo menos dos conductores de energía cuando el número de sub-ensambles de cable de energía principal en el sistema de distribución de energía eléctrica es detectado por el controlador.
2. El sistema de distribución de energía eléctrica de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el elemento de impedancia eléctrica está eléctricamente acoplado a través de los conductores de señal, por lo que cuando el sistema de distribución de energía eléctrica comprende una pluralidad de dichos sub-ensambles de cable de energía principal acoplados eléctricamente en serie, los elementos de impedancia eléctrica están acoplados eléctricamente en paralelo.
3. El sistema de distribución de energía eléctrica de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque la resistencia eléctrica a través de dichos conductores de señal se reduce a medida que se incrementa el número total de sub- ensambles de cable de energía principal y los elementos de impedancia eléctrica.
4. El sistema de distribución de energía eléctrica de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque el elemento de impedancia eléctrica es eléctricamente acoplado sólo a lo largo de uno de los conductores de señal, por lo que cuando el sistema de distribución de energía eléctrica comprende una pluralidad de dichos sub-ensambles de cable de energía principal eléctricamente acoplados en serie, dichos elementos de impedancia eléctrica están eléctricamente acoplados en serie.
5. El sistema de distribución de energía eléctrica de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque la resistencia eléctrica a través de dichos conductores de señal se incrementa a medida que se incrementa el número total de subensambles de cable de energía principal y elementos de impedancia eléctrica.
6. El sistema de distribución de energía eléctrica de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el sub-ensamble de cable de energía principal comprende por lo menos tres conductores de energía que incluyen un conductor de línea, un conductor neutro y un conductor a tierra.
7. El sistema de distribución de energía eléctrica de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque el elemento de impedancia eléctrica comprende un resistor eléctrico.
8. El sistema de distribución de energía eléctrica de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el elemento de impedancia eléctrica es colocado en uno del primero y segundo conectores eléctricos del sub-ensamble de cable de energía principal.
9. El sistema de distribución de energía eléctrica de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el controlador comprende un convertidor eléctrico en comunicación eléctrica con dichos por lo menos dos conductores de energía y con los conductores de señal, el convertidor eléctrico configurado para convertir una energía eléctrica de voltaje relativamente más elevado a una energía eléctrica de voltaje relativamente menor que es aplicada a los conductores de señal.
10. El sistema de distribución de energía eléctrica de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el cable de alimentación de tomacorriente comprende por lo menos dos conductores de alimentación de energía que están eléctricamente acoplados a los respectivos de dichos por lo menos dos conductores de energía de los sub-ensamble de cable de energía principal en el primer conector eléctrico, y en donde el cable de alimentación de tomacorriente no incluye ninguno de los conductores eléctricos en comunicación con los conductores de señal del sub-ensamble de cable de energía principal.
11. El sistema de distribución de energía eléctrica de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque el receptáculo de tomacorriente de energía es un receptáculo de tomacorriente de energía desplegable que está configurado para ser soportado en un receso en la superficie de trabajo.
12. El sistema de distribución de energía eléctrica de conformidad con la reivindicación 1, en donde el primer conector eléctrico está configurado para acoplar mecánica y eléctricamente con dichos por lo menos dos conductores de energía y los conductores de señal de un primero de los sub-ensambles de cable de energía principal con dichos al menos dos conductores de energía y los conductores de señal en el segundo conector eléctrico de un segundo de los sub-ensambles de cable de energía principal.
13. Un sistema de distribución de energía eléctrica que comprende: por lo menos un ensamble de cable de energía configurado para ser colocado sustancialmente debajo de una superficie de trabajo y que comprende un sub-ensamble de cable de energía principal que tiene una pluralidad de conductores de energía que son eléctricamente conectables a una fuente de energía eléctrica, por lo menos dos conductores de señal, y un elemento de impedancia eléctrica acoplado eléctricamente a por lo menos uno de dichos conductores de señal, el sub-ensamble de cable de energía principal que tiene porciones de extremo opuestas con cada porción de extremo que tiene un conector eléctrico respectivo, y el ensamble de cable de energía que comprende además un cable de alimentación de salida; una unidad de control en comunicación eléctrica con los conductores de energía y los conductores de señal de dicho por lo menos un ensamble de cable de energía, y configurada para ser colocado por debajo de la superficie de trabajo, la unidad de control que comprende un interruptor eléctrico colocado a lo largo de por lo menos uno de los conductores de energía y operable para energizar y des-energizar de manera selectiva por lo menos uno de los conductores de energía, y un controlador en comunicación eléctrica con los conductores de señal y el interruptor eléctrico; y en donde el controlador es operable para medir una caída de voltaje a través de los conductores de señal, y en donde el controlador es operable además parta cerrar el interruptor eléctrico a fin de permitir un flujo de electricidad a través de los conductores de energía cuando el número de sub-ensambles de cable de energía principal en dicho sistema de distribución de energía eléctrica es detectado por el controlador.
14. El sistema de distribución de energía eléctrica de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porque el elemento de impedancia eléctrica en cada sub-ensamble de cable de energía principal es eléctricamente acoplado a través de los conductores de señal, por lo que cuando el sistema de distribución de energía eléctrica comprende una pluralidad de dichos ensambles de cable de energía eléctricamente acoplados juntos en serie, los elementos de impedancia eléctrica son eléctricamente acoplados en paralelo.
15. El sistema de distribución de energía eléctrica de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado porque la resistencia eléctrica a través de los conductores de señal se reduce a medida que se incrementa el número total de ensambles de cable de energía y elementos de impedancia eléctrica.
16. El sistema de distribución de energía eléctrica de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porque la unidad de control comprende un convertidor eléctrico en comunicación eléctrica con los conductores de señal y con los conductores de energía eléctrica que reciben energía eléctrica desde la fuente de energía, el convertidor eléctrico configurado para convertir una energía eléctrica de voltaje relativamente más elevado a una energía eléctrica de voltaje relativamente menor aplicada a los conductores de señal.
17. El sistema de distribución de energía eléctrica de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porque el cable de alimentación de tomacorriente comprende por lo menos dos conductores de alimentación de energía que son acoplados eléctricamente a los respectivos conductores de energía de dicho sub-ensamble de cable de energía principal en uno de los conectores eléctricos.
18. El sistema de distribución de energía eléctrica de conformidad con la reivindicación 17, caracterizado porque uno de los conectores eléctricos está configurado para acoplar mecánica y eléctricamente dichos conductores de energía y los conductores de señal con los conductores de energía y los conductores de señal en un segundo conector eléctrico de otro de los sub-ensambles de cable de energía principal.
19. El sistema de distribución de energía eléctrica de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porque el receptáculo de tomacorriente de energía es un receptáculo de tomacorriente de energía desplegable.
20. El sistema de distribución de energía eléctrica de conformidad con la reivindicación 19, en combinación además con una superficie de trabajo substancialmente horizontal.
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