具有电力阻断的自测试自动监测器接地故障电路中断器(gfci)的制作方法_4

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处,如果在按压测试按钮34时初级带电接触件45及初级中性接触件46两者均未能断开,那么到微控制器104的光耦合器71的信号保持为低。应注意,本发明的所述实施例可检测双重焊接接触件。
[0092]在步骤414处,做出关于光耦合器71的信号是否转变为高从而指示初级带电接触件45及初级中性接触件46断开的确定。如果步骤414处的所述确定的回答为否定的,那么所述方法继续进行到步骤416,在步骤416处红色LED 44B永久闪光直到GFCI 10被替换为止。由于最近已执行自测试且自测试已通过,并且初级带电接触件45及初级中性接触件46未能断开,因此接触件未能断开是由于影响GFCI 10的机械结构的问题所致。因此,在步骤418处不再执行自测试,且GFCI在插座模式中操作直到被替换为止。
[0093]如果步骤414处的所述确定的回答为肯定的,那么所述方法继续进行到步骤420,在步骤420处红色LED 44B不间断照射。此指示初级带电接触件45及初级中性接触件46以及带电面接触件47及中性面接触件48已断开。在步骤422处清除接地故障条件。
[0094]在步骤424处,用户按压复位按钮34。接着在步骤426及428处,复位销56接着穿过闩锁板54经定位到啮合的位置中。当释放复位按钮34时,复位销56啮合闩锁板54。复位按钮34回位弹簧35向上拉动闩锁板组合件及复位销56。此导致初级带电接触件45及初级中性接触件46以及带电面接触件47及中性面接触件48闭合。
[0095]在步骤430处,接触件的闭合导致初级带电接触件45及初级中性接触件46以及带电面接触件47及中性面接触件48闭合并且红色LED 44B熄灭。
[0096]在步骤322处,GFCI插座10返回到针对接地故障条件进行监测及执行周期性自测试。
[0097]图13是根据本发明的示范性实施例的使用GFCI装置的错接线阻止方法的流程图。方法500在步骤502处起始,在步骤502处执行初始安装。因此,初级带电接触件45及初级中性接触件46以及带电面接触件47及中性面接触件48由于错接线板58阻止复位销啮合闩锁板而为断开的。因此,如果GFCI插座10在负载侧上错接线,那么阻止初级带电接触件45及初级中性接触件46以及带电面接触件47及中性面接触件48闭合。如上文所描述,在初始安装后需要从线侧接线GFCI装置,以便激励螺线管50且将螺线管柱塞52移出与错接线板58的啮合。
[0098]在步骤504处,螺线管柱塞52上的扩展销将弹簧固持为使错接线板58抵靠次级接触件62而偏置。次级接触件62将SCR 51的阳极短接到中性线64。错接线板58还将螺线管柱塞52维持于其中闩锁板54无法啮合复位销56的位置中。
[0099]在步骤506处,如果GFCI插座10在负载侧上错接线,那么无法激励螺线管50以使螺线管柱塞52位移。如果GFCI插座10经正确接线(此为从线侧),那么螺线管50被激励且使螺线管柱塞52位移从而永久释放错接线板58。
[0100]在步骤508处,初级带电接触件45及初级中性接触件46以及带电面接触件47及中性面接触件48仍为断开的,但在步骤510处按下复位按钮34时为闭合的。
[0101]图14是图解说明本发明的又一实施例的电路示意图。图14中的电路实质上类似于图3。一个差别为图14的左下侧的电力供应电路(例如,半波整流AC电源),其未展示于图3中。此外,绿色电源指示器LED(D4)经定位为图14中的此电力供应电路的部分而非由图3中的全波陈述者供电。同样,在图14中提供连接于整流器桥与SCR的栅极之间的复位开关(举例来说)以在按压复位按钮时驱动SCR栅极。
[0102]图15是图解说明本发明的又一实施例的电路示意图。图15中的电路实质上类似于图14,特定方面除外。举例来说,在图14中所展示的实施例中,微控制器的I/O端口 GPl仅出于从GFCI装置读取SCR驱动信号来确定GFCI IC装置是否正适当地检测自测试故障的目的而在连接到GFCI IC装置的SCR_0UT端口与SCR栅极之间的电路节点。相比之下,根据图15中的电路,微控制器内的软件经修改使得微控制器将I/O端口 GPl的状态从输入(例如,用于从GFCI IC装置读取SCR_0UT信号)转换到输出,因此(举例来说)在确定寿命终止(EOL)时,其可独立地驱动SCR的栅极。
[0103]此外,根据图15的实施例的又一方面,(举例来说)在确定EOL时,可通过驱动GPl上的输出信号以将SCR栅极永久地维持在阻止SCR接通的电平处而将电力阻断到负载及面接触件。根据此特征,即使按压复位按钮且图15中的复位开关闭合,SCR的栅极仍将保持未驱动或关断。
[0104]图16是图解说明本发明的又一实施例的电路示意图。图16中的电路实质上类似于图15中的电路,特定方面除外。根据图16的实施例,电路经提供有表示可阻止GFCI装置适当地响应于接地故障的特定单个组件故障模式的特定修改。这些修改可由外部硬件提供或可驻存于受测试的GFCI装置内上且可(举例来说)由开关装置实施。此外,所述修改呈短路条件或开路条件形式,且使故障检测器装置能够根据特定测试要求(例如根据UL943陈述的测试要求)测试。
[0105]举例来说,如图16中所展示在参考编号160处,施加开路条件以通过切断到IC装置的供应引脚的电力而更改负责接地故障检测的集成电路(IC),S卩,GFCI IC装置。在参考编号162处,施加开路条件以通过断开受试IC引脚(例如,GFCI IC装置的输入端口)处的信号路径而更改负责接地故障检测的集成电路。此外,在参考编号164处,在电流路径中将开路条件施加到螺线管,因此阻止螺线管被激活。
[0106]在参考编号166处,跨越供应跳闸螺线管的切换半导体(例如,晶体管Ql)施加短路条件,且在168处,跨越半波桥整流器装置的引脚2及3施加短路条件以使电路接地故障检测电力供应电路中的单个整流器二极管短路。另外,为确认包含自测试故障信号的自动监测例程在装置测试程序(例如UL943测试,所述装置测试程序包含将‘真实’接地故障条件施加到装置)期间为作用的,在晶体管Ql的基极处提供设备170以使测试器能够确认自测试故障在施加依照测试的‘真实’接地故障时的时间期间继续。举例来说,设备170可为用于施加测试探针(例如针对示波器)的测试点。如图17及18中所展示,提供用于实现根据本发明的GFCI的测试的这些及其它设备。图17展示根据一个示范性实施例的印刷电路板的布局,且图18展示电连接到外部电路板185上的各种测试组件(例如组件181到183、184 及 186)的 GFCI 装置 180。
[0107]根据本发明的一或多个自动监测例程执行以下功能及/或满足以下要求。
[0108]除监控电路(例如上文所描述的TEST按钮)以外,永久连接的接地故障电路中断器将具备自动监测功能,所述自动监测功能将允许对装置响应于接地故障的能力进行周期性的自动测试。此测试将在不断开电路中断器接触件的情况下进行。
[0109]在GFCI经正常接线(未经反转)的情况下,每当电力变得可用于经适当接线GFCI的负载端子或(或者)线端子,自动监测功能便将执行自动测试。所述自动测试将在电力可用于线端子或负载端子的五秒内起始。将至少每三小时重复所述自动测试。
[0110]自动监测功能将不损害GFCI响应于接地故障或接地中性故障的能力。由下文所陈述的测试程序及要求确定对这些要求的顺应性。
[0111]对问题的自动监测测试检测的结果为以下各项中的一或多者:a)电力阻断(跳闸,不具有复位能力)山)跳闸,具有复位能力,经受下一自动监测测试循环或重复跳闸;c)视觉及/或声音指示。
[0112]在测试期间,可修改单独样本以表示可致使GFCI变得不能根据此标准响应于接地故障的那些单个组件故障模式。不考虑焊接电力接触件。可用表示断开组件或短路组件(除非另有规定)的单个修改来将每一样本更改如下(a到g):a)使接地故障感测组件(变压器)开路或短路山)通过以下修改(I到4)中的一者来更改负责接地故障检测的集成电路:1)切断IC的电力供应引脚;2)停用“时钟”电路;3)断开被摄体IC引脚处的信号路径;4)将信号路径引脚一次一个地短接到邻近引脚中的一者;c)使接地故障检测电路的电力供应器的电流限制器(举例来说,降压电阻器)开路;d)使跳闸螺线管开路;e)断开供应跳闸螺线管的切换半导体;f)使供应跳闸螺线管的切换半导体短路 '及?使接地故障检测电力供应电路中的单个整流器二极管开路或短路。在桥整流器封装的情形中使单个二极管短路。
[0113]如果基于对电路的工程分析满足以下准则中的一者或两者,那么需要的特定故障模式不被测试;a)故障模式不干涉GFCI响应于线对接地故障的能力;及b)在无来自自动监测功能的辅助的情况下自动满足故障模式结果。
[0114]在测试的开始处,装置电力接触件处于闭合位置中。通过使供应器中的开关闭合而在外部施加电力。在装置测试期间,接地故障可在自动监测功能为作用的且满足以下条件中的至少一者时施加;a)GFCI以视觉方式或以声音方式指示其是否未中断到所有负载的电路;或《在尝试复位时,每当操作复位,GFCI便中断到所有负载的电路或不准许将电力施加到任何负载。
[0115]根据本发明所图解说明的又一实施例,举例来说在图19中,当已确定GFCI的寿命终止(EOL)状态且中断器接触件尚未出故障时(例如,其未被焊接在一起),微控制器(uC)中的软件(S/W)在端口 GP1、引脚6上输出高达至少20ms以确保中断器接触件为断开的。GPl上的高信号的持续时间为可调整的且考虑到包含用于独立于在AC波期间断言信号跳闸的时间而激活螺线管所需的正60Hzl/2循环。在随机存取存储器(RAM)中保存EOL旗标且通过将GPl上的输出信号改变为低来制止SCR触发信号。相应地,接触件保持断开且装置无法被复位。任选地,为指示所述装置已达到其寿命终止且不再可安全使用所述装置,红色LED被激活(举例来说)以闪烁且/或音频蜂鸣器被激活。
[0116]参考(举例来说)图14的示意图,当按压复位按钮时,微控制器从GP2/INT引脚5上的光隔离器(U4)读取接触件为闭合的。如所提及,微控制器接着在端口 GP1、引脚6上输出高信号达多20mS。此断开提供电力阻断的接触件(不允许接触件保持闭合)。
[0117]红色LED (D3)在EOL状态中也闪光。所述EOL状态存储于微控制器的RAM中,此将在失去AC电力期间清除。如果导致EOL的故障仍存在,那么微控制器验证并断言EOL状态。如果所述故障不再存在,那么GFCI将继续自动监测及正常操作。导致EOL的故障条件可存储于微控制器的E2非易失性存储器中以用于在稍后时间进行故障确定。
[0118]本发明的另外实施例包含上文连同替代方法所描述的特征中的一或多者以用于防止上文所讨论的错接线条件。具体来说,一个示范性实施例包含对错接线问题的电解决方案而非(举例来说)在图4到6中所图解说明的实施例中所提供的机械解决方案。用于根据这些额外实施例实施电错接线解决方案的一或多个示范性方法的细节在序列号为13/422,793的美国申请案中描述及图解说明,所述美国申请案转让给本申请案的所有者且所述美国申请案的全部内容针对其所教示的全部以引用方式明确并入本文中。举例来说,根据一或多个额外实施例,使用图14到16中所展示的相应电路中的一者来操作GFCI装置,如在序列号为13/422,793的美国申请案中所描述。根据此些实施例,当GFCI处于跳闸状态时,替代以机械方式防止按压复位按钮(此为关于GFCI使用图3A到3B中所展示的电路的情形),按压复位按钮会起始复位功能。复位功能将闩锁机构置于闩锁状态中,所述闩锁状态重建断开导电路径中的电连续性,即,其重建线、负载及面接触件之间的电连续性。
[0119]图20描绘根据此另外示范性实施例的GFCI装置的内部壳体的横截面。如所展示,内部壳体包含闩锁组合件50,所述闩锁组合件包含“T”形闩锁板54。如所展示,闩锁板54可滑动地延伸穿过闩锁组合件50且固定到闩锁组合件50,使得其在闩锁及跳闸序列两者期间沿由箭头“A”所展示的方向移动在一起。在闩锁组合件50中穿过中心开口提供复位销56,其中在复位销的端处提供延伸出GFCI盖14(图1)中的中心开口 36的复位按钮34。复位销56具有环形复位凸缘61,所述环形复位凸缘从复位销56径向向外延伸并且具有第一面朝上表面61a及接近与上部端处的复位按钮34相对的复位销56的端的第二面朝下表面61b。如下文进一步讨论,第一表面61a及第二表面61b分别与闩锁板54的下部表面及上部表面啮合,以起始复位操作且将闩锁板54定位于闩锁状态中。复位销56被提供于复位按钮34与闩锁组合件50中的支撑表面之间的螺旋弹簧元件55环绕。在跳闸位置中,复位按钮34在图20中被弹簧元件55向上推进。
[0120]在面对印刷电路板(P
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