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Patent Searching and Data


Title:
SOCKET
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/1997/026687
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention concerns a socket (1) in which a switching device (11) switches voltage from the supply side (3) through to the consumer side (4) only when a consumer (2) is provided. A measuring device (5), which is supplied with power, comprises a direct current test circuit (7) and an alternating current test circuit (8). Both test circuits attempt to pass measuring currents over a connected load. The alternating current test circuit (8) operates at higher frequencies than the mains frequency. An evaluation circuit (9) is designed to decide on the basis of predetermined criteria and measured values in a logical AND connection whether switch contacts of the switching device (11) are to be closed.

Inventors:
KLEEMEIER MANFRED (DE)
SCHMID REINHARD (DE)
SOLLEDER REINHARD (DE)
Application Number:
PCT/DE1997/000016
Publication Date:
July 24, 1997
Filing Date:
January 08, 1997
Export Citation:
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Assignee:
SIEMENS AG (DE)
KLEEMEIER MANFRED (DE)
SCHMID REINHARD (DE)
SOLLEDER REINHARD (DE)
International Classes:
H01R13/70; H01R13/44; H02H3/40; H02H3/46; H02H5/12; H02H6/00; (IPC1-7): H01R13/44; H02H5/12
Domestic Patent References:
WO1989011747A11989-11-30
Foreign References:
EP0305856A21989-03-08
DE3836275A11990-04-26
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Claims:
Patentansprüche
1. Steckdose (1) , bei der nur bei vorgeεehenem Verbraucher (2) Spannung von der Verεorgungεseite (3) mittels einer Schalteinrichtung (11) auf die Verbraucherseite (4) durchge εchaltet wird, wozu eine spannungsversorgte Meßeinrichtung (5) einen Gieichstromprüfkreis (7) aufweist, der dafür ausgelegt ist, zu Meßzwecken einen Strom über eine anschließbare Last (2) tu treiben, wobei der Gieichstromprüfkreis (7) dafür ausgeleert iεt, die Impedanz einer angeschlossenen Last mit einer hin¬ sichtlich einer möglichen Gefährdungsspannung niedrigen Prüf¬ spannung zu messen, und wozu ein Wechεelεtromprüfkreis (8) der Meßeinrichtung (5) dafür auεgelegt ist, die Impedanz einer angeschlossener. Last mit einer zur Netzspannung vergleichsweise zumindest he¬ ileren Frequenz bei einer hinsichtlich einer möglichen Gefähr¬ dungsspannung niedrigen PrüfSpannung zu messen, wobei eine Auswerteschaltung (9) dafür ausgelegt ist, an hand vorgegebener Kriterien und anhand von Meßwerten in einem logischen Entscheidungsprozeß zu entscheiden, ob Schaltkon¬ takte der Schalteinrichtung (11) zu schließen sind.
2. Steckdoεe nach Anεpruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Gieichstromprüfkreis (7) der Meßeinrichtung (5) mit einer Spannung in der Größenordnung von 5 Volt arbeitet.
3. Steckdose nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Wechselεtromprüfkreiε (8) der Meßeinrichtung (5) mit einer Frequenz in der Größenordnung von 10 kHz und einer !•:=:! Spannung in der Größenordnung von 5 Volt arbeitet und dafür ausgelegt iεt, die Impedanz innerhalb einer bestimmten Zeit zu ermitteln.
4. Steckdose nach einem der Anεprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Auswerteschaltung (9) dafür ausgelegt ist, bei einer Impedanz 1, gemessen durch den Gieichstromprüfkreis (7) der Beziehung zu genügen Impedanz 1 > 500 Ω in Undverbindung mit der Beziehung mit der Impedanz (2), ge meεεen durch den Wechselstromprüfkreis (8) , der Beziehung zu genügen Impedanzl 1,3 < < 15 Impedanz2 nicht durchzuschalten.
Description:
Beschreibung

Steckdose

Die Erfindung bezieht sich auf eine Steckdose, bei der nur bei vorgesehenem Verbraucher Spannung von der Versorgungssei¬ te mittels einer Schalteinrichtung auf die Verbraucherεeite durchgeschaltet wird. An den Steckbuchsen wird also nur dann Spannung freigegeben, wenn ein elektrischer Verbraucher ange- schlössen wird. Derartige Lösungen lassen sich durch Bussy¬ steme realisieren, die einen Schaltbefehl der Steckdose zu¬ leiten (DE-U-9 312 528) . Dadurch kann erreicht werden, daß die Steckdose in der Regel spannungsfrei ist, also daß Klein¬ kinder beim unabsichtlichen Berühren oder auch Erwachsene beim Tapezieren oder bei abgeschraubter Abdeckung nicht an spannungsführende Teile gelangen können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Gedanken der spannungsfreien Steckdose unabhängig von äußeren zugeführten Schaltbefehlen zu realisieren.

Die Lösung der geschilderten Aufgabe erfolgt durch eine Steckdose nach Patentanspruch 1. Hierbei weist eine span¬ nungsversorgte Meßeinrichtung einen Gieichstromprüfkreis auf, der dafür ausgelegt ist, permanent einen Strom über eine an¬ schließbare Last zu treiben, wobei der Gieichstromprüfkreis dafür ausgelegt ist, die Impedanz einer angeschlossenen Last mit einer hinsichtlich einer möglichen Gefährdungsεpannung niedrigen PrüfSpannung zu messen. Weiter ist ein Wechselstrom der Meßeinrichtung vorgesehen, der dafür ausgelegt ist, mit einer zur Netzspannung vergleichsweise höheren oder hohen Frequenz bei einer hinsichtlich einer möglichen Gefährdungs¬ spannung niedrigen PrüfSpannung zu messen. Eine Auswerte¬ schaltung, insbesondere mit Mikroprozessor oder als sogenann- te CPU, ist dafür ausgelegt, anhand vorgegebener Kriterien und von der Meßeinrichtung zugeführter Meßwerte zu entschei¬ den, ob Schaltkontakte der Schalteinrichtu ή g zu schließen sind. Eine derartige Steckdose bietet auch dann Schutz vor

Gefährdung, wenn ein angeschlossener Fehlerstromschutzschal- ter nicht ansprechen kann, da der gesamte Strom zwischen der. überwachten Leitern hin- und zurückfließt. Eine derartige Si¬ tuation könnte beispielsweise dann eintreten, wenn ein Kind gegen Erde isoliert die Steckbuchse für den Außenleiter und für den Rückleiter durch eingesteckte Nagel berührte. Bisher hat man derartige Gefährdungen durch sogenannte Shutter zu vermeiden gesucht, wobei mechanische Mittel die Steckbuchsen verschlossen halten, solange nicht in die Anschlußoffnungen gleichzeitig Kontaktmittel eingeführt werden, wie es durch einen Stecker und seine Steckkontaktstifte erfolge. Die hier vorgeschlagene Steckdose ist jedoch sicherer als derartige Shutter, die unter ungünstigen Umstanden bei gewissen Ausfüh¬ rungen überlistet werden können. Fur die Vorgabe geeignete Kriterien kann man der Literatur, beispielsweise dem Buch vor Gottfried Bieglmeier „Wirkungen des elektrischen Stromes auf Menschen und Nutztiere" entnehmen.

In der Praxis iεt es vorteilhaft, wenn der Gleichstrompruf- kreis der Meßeinrichtung mit einer Spannung in der Größenord¬ nung von 5 Volt arbeitet. Fur den Wechselspannungsprufkreiε der Meßeinrichtung ist es günstig, eine Frequenz in der Grö¬ ßenordnung von 10 KHz und eine Meßspannung von 5 Volt zu wäh¬ len, um die Impedanz nach einer bestimmten Zeit zu ermitteln.

Es ist vorteilhaft, die Auεwerteschaltung dafür auszulegen, bei einer Impedanz 1 von mehr als 500 Ohm, gemessen mittels des Gleichstromprufkreises, in logischer Undverbindung mit der Beziehung

1,3 < P 6 ^ 21 ≤ 15 Impedanz2 wobei die Impedanz 2 mittels des Wechselstromprüfkreiεes be¬ stimmt ist, nicht durchzuschalten. Der verbotene Bereich, ce_ dem nicht durchzuschalten ist, entspricht dem durch einen Menschen gegebenen Kriterien. Die Kriterien können an andere Lebewesen angepaßt werden.

Die Erfindung soll nun anhand eines in der Zeichnung groc schematisch wiedergegebenen Ausführungsbeispiels naher erläu¬ tert werden:

In der Zeichnung ist eine Steckdose 1 veranschaulicht, an die ein Verbraucher 2 angeschlossen ist. Auf der Verεorgungsseite können übliche Schraubanschlüsεe oder auch εchraubenlose An¬ schlüsse vorgesehen sein und auf der Verbraucherseite 4 Steckbuchsen 4 für Steckerstifte. Verstandlicherweise ist un- ter Steckdose hier auch jede andere Art von Steckverbindung zu verstehen, die eine sinngemäße Sicherung anzuschließender Elemente gewährleistet.

Eine Meßeinrichtung 5 ist durch ein Netzteil 6 mit Spannung versorgt. Die Meßeinrichtung 5 weist einen Gieichstromprüf¬ kreis 7 und einen Wechselstromprüfkreis 8 auf. Der Gieich¬ stromprüfkreis 7 und der Wechselstromprufkreis 8 arbeiten mit einer Auswerteεchaltung 9 zusammen. Die Auswerteschaltung 9 kann auf der Baεiε eineε Mikroprozeεsors oder allgemein alε Datenverarbeitungseinrichtung mit einer CPU ausgeführt sein Wenn die Auswerteεchaltung 9 aufgrund der Meßwerte des Gleichstromprufkreises 7 und des Wechselstromprüfkreises 8 im Vergleich zu vorgegebenen Kriterien die Sicherheitsbedingun- gen erfüllt sieht, wird ein Aktor 10 beaufschlagt, der eine Schalteinrichtung 11 leitend steuert, also durchschaltet. Die Steckdose 1 hat auf der Versorgungsεeite 3 Anschlüsse fur ei¬ nen Außenleiter L, für einen Neutralleiter N und fur einen Schutzleiter PE. Auf der Verbraucherseite 4 ist in der Zeich¬ nung em Verbraucher 2 angeschlosεen, deεεen Ersatzschaltbild durch einen Widerstand 12 veranεchaulicht ist. Das Netzteil 6 liefert die Bordnetzspannung für den Aktor 10, für die Aus¬ werteschaltung 9, den Gieichstromprüfkreis 7 und den Wechsel¬ stromprüfkreis 8.

Der Gieichstromprüfkreis 7 versucht permanent, einen Stroir über eine Last 2 bzw. dessen Ersatzwiderstand 12 zu treiben Bei angeschlossener Last kann ein Gleichstrom fließen und ge¬ messen werden. Vor dem Schließen der Schaltkontakte der

Schalteinrichtung 11 wird durch die Meßeinrichtung 5 ermit¬ telt, ob es sich um einen elektrischen Verbraucher mit ent¬ sprechenden Kriterien handelt. Wird beispielsweise die Impe¬ danz des Widerstands 12 durch den Gieichstromprüfkreis 7 bei einer Meßspannung von 5 Volt gemessen und beispielsweise ein Meßwert nach ca. 100 ms ausgewertet und anschließend die Im¬ pedanz zwei des Widerstands 12 durch den Wechselstromprüf- kreis 8 bei 10 KHz bei einer Meßspannung von 5 Volt gemessen und nach ca. 100 ms ausgewertet, erfolgt keine Durchschal- tung, wenn folgende Bedingungen erfüllt εind:

Die Impedanz einε, gemessen durch den Gieichstromprüfkreis ~ , ist größer als 500 Ohm, also Impedanz 1 > 500 Ω; in logi-

, . Impedanzl scher Undverbindung mit 1,3 < < 15. Die Erfüllunc

Impedanz2 beider Bedingungen definiert den verbotenen Bereich, der der. Kriterien entspricht, wie sie bei Menschen gegeben sind. Au¬ ßerhalb deε verbotenen Bereichs erfolgt die Durchschaltunσ. Die Kriterien laεsen sich so wählen, daß sich unterschiedli¬ che Körpergrößen, beispielsweise von Kindern und Erwachsenen, berücksichtigen lassen, daß trockene und nasse Haut je nach Anwendungsbereichen berücksichtigt werden kann. Entsprechende minimale und maximale Werte für die Impedanz lassen sich ver¬ geben. Die Meßpunkte mit Gleichspannung und mit Wechselspan¬ nung durch den Gieichstromprüfkreis und durch den Wechsel- stromprüfkreis lassen εich so wählen, daß die Stromverträσ- lichkeit eines zu schützenden Organismus berücksichtigt ist bei Gleichstrom und bei 10 KHz. Zum Schutz von Personen soll¬ te mit Prüfströmen deutlich unterhalb der Losiaßgrenze gear¬ beitet werden.