KR20220106741A - 전력 콘택 전극 표면 플라즈마 요법 - Google Patents
전력 콘택 전극 표면 플라즈마 요법 Download PDFInfo
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Abstract
전력 콘택 전극 플라즈마 요법 회로는 전력 콘택의 스위칭가능한 콘택 전극들의 세트에 접속되도록 적응된 한 쌍의 단자들을 포함한다. 플라즈마 점화 검출기는 스위칭가능한 콘택 전극들 사이의 플라즈마의 형성을 표시하는 스위칭가능한 콘택 전극들 상에서의 전기적 파라미터를 검출하고, 검출된 바와 같은 전기적 파라미터에 기초하여 플라즈마 점화 신호를 출력하도록 구성된다. 플라즈마 연소 메모리는 플라즈마 점화 신호를 수신하고 저장하도록 구성된다. 제어기 회로는 플라즈마 연소 메모리로부터 플라즈마 점화 신호를 수신하고, 플라즈마 점화 신호의 수신에 기초하여, 타이머를 시작시키고, 타이머가 시간 요건을 충족시킬 시에, 플라즈마 소화 커맨드를 출력하도록 구성된다. 플라즈마 소화 회로는 스위칭가능한 콘택 전극들 사이의 플라즈마를 소화시키기 위하여 트리거 신호의 수신 시에, 한 쌍의 단자들을 우회하도록 구성된다.
Description
우선권
이 출원은 2019년 9월 11일자로 출원된 미국 가출원 일련 번호 제62/898,780호, 2019년 9월 11일자로 출원된 미국 가출원 일련 번호 제62/898,783호, 2019년 9월 11일자로 출원된 미국 가출원 일련 번호 제62/898,787호, 2019년 9월 11일자로 출원된 미국 가출원 일련 번호 제62/898,795호, 및 2019년 9월 11일자로 출원된 미국 가출원 일련 번호 제62/898,798호에 대한 우선권의 이익을 주장하고, 위에서 열거된 출원들의 전부의 내용들은 그 전체적으로 참조로 본 명세서에 편입된다.
본 출원은 일반적으로, 서로 병렬로 또는 직렬로 접속된 전기적 콘택(electrical contact)들을 포함하는, 전기적 콘택 건전성 평가 장치 및 기법들에 관한 것이다.
제품 설계자들, 기술자들, 및 공학자들은 전기기계적 릴레이(relay)들 및 콘택터(contactor)들을 선택할 때에 제조자 사양들을 수용하도록 훈련된다. 그러나, 이 사양들 중의 어느 것도 릴레이 또는 콘택터의 수명 기대에 대한 전기적 콘택 아킹(electrical contact arcing)의 심각한 영향을 표시하지 않는다. 이것은 특히, 고전력(예컨대, 이(2) Amp 초과) 애플리케이션들에서 그러하다.
전기적 전류 콘택 아킹은 릴레이들 및 어떤 스위치들과 같은 전기적 콘택 표면들에 대한 해로운 효과를 가질 수 있다. 아킹은 시간 경과에 따라 콘택 표면을 열화시킬 수 있고 궁극적으로 파괴할 수 있고, 조기 컴포넌트 오류, 더 낮은 품질 성능, 및 상대적으로 빈번한 예방적 유지보수 필요성들로 귀착될 수 있다. 추가적으로, 릴레이들, 스위치들 등에서의 아킹은 전자기적 간섭(electromagnetic interference)(EMI) 방출들의 생성으로 귀착될 수 있다. 전기적 전류 콘택 아킹은 소비자, 상업적, 산업적, 자동차, 및 군사용 애플리케이션들의 분야들에 걸쳐 교류(alternating current)(AC) 전력 및 직류(direct current)(DC) 전력의 둘 모두에서 발생할 수 있다. 전기적 전류 콘택 아킹은 전력 콘택 전극들의 원자 재조합, 분자 해리(molecular disassociation), 증발(evaporation) 및 응축(condensation), 재료의 폭발(explosion) 및 축출(expulsion), 전력 콘택 전극들의 단조(forging) 및 용접(welding), 전력 콘택 전극들의 프레팅(fretting) 및 프리팅(fritting), 가열 및 냉각, 재료의 액화(liquefication) 및 응고(solidification), 및 스퍼터링 및 증착 프로세스들로 귀착될 수 있다.
반드시 축척에 맞게 그려지지는 않는 도면들에서, 유사한 번호들은 상이한 도면들에서 유사한 컴포넌트들을 설명할 수 있다. 도면들은 일반적으로 제한이 아니라 예로서, 본 문서에서 논의된 다양한 실시예들을 예시한다.
도 1은 일부 실시예들에 따른, 전력 콘택 건전성 평가기를 포함하는 시스템의 도면이다.
도 2는 일부 실시예들에 따른, 예시적인 전력 콘택 건전성 평가기의 블록도이다.
도 3은 일부 실시예들에 따른, 예시적인 전력 콘택 건전성 평가기의 블록도이다.
도 4는 일부 실시예들에 따른, 전력 콘택 건전성 평가를 위한 평균 전력 콘택 고착 기간의 로그 스케일 그래프를 도시한다.
도 1은 일부 실시예들에 따른, 전력 콘택 건전성 평가기를 포함하는 시스템의 도면이다.
도 2는 일부 실시예들에 따른, 예시적인 전력 콘택 건전성 평가기의 블록도이다.
도 3은 일부 실시예들에 따른, 예시적인 전력 콘택 건전성 평가기의 블록도이다.
도 4는 일부 실시예들에 따른, 전력 콘택 건전성 평가를 위한 평균 전력 콘택 고착 기간의 로그 스케일 그래프를 도시한다.
하나 이상의 실시예들의 예시적인 구현예가 이하에서 제공되지만, 도 1 내지 도 4에 대하여 설명되는 개시된 시스템들, 방법들, 및/또는 장치들은 현재 공지되든지 또는 아직 현존하지 않든지 간에, 임의의 수의 기법들을 이용하여 구현될 수 있다는 것이 시작 시에 이해되어야 한다. 개시내용은 본 명세서에서 예시되고 설명된 예시적인 설계들 및 구현예들을 포함하는, 이하에서 예시된 예시적인 구현예들, 도면들, 및 기법들로 절대로 제한되어야 하는 것이 아니라, 등가물들의 그 전체 범위와 함께 첨부된 청구항들의 범위 내에서 수정될 수 있다.
다음의 설명에서는, 설명의 일부를 형성하고, 예시로서, 실시될 수 있는 특정 실시예들이 도시되는 동반 도면들에 대해 참조가 행해진다. 이 실시예들은 본 기술분야에서의 통상의 기술자들이 발명 요지를 실시하는 것을 가능하게 하기 위하여 충분히 상세하게 설명되고, 다른 실시예들이 사용될 수 있다는 것과, 본 개시내용의 범위로부터 이탈하지 않으면서, 구조적, 논리적, 및 전기적 변경들이 행해질 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 그러므로, 예시적인 실시예들의 다음의 설명은 제한적인 의미로 취해지지 않아야 되고, 본 개시내용의 범위는 첨부된 청구항들에 의해 정의된다.
본 명세서에서 이용된 바와 같이, (예컨대, 릴레이 또는 콘택터와 같은 인터로크(interlock)와 관련하여 이용된 바와 같은) 용어 "건식 콘택(dry contact)"은 폐쇄될 때에 부하 전류를 오직 반송하고 있는 콘택을 지칭한다. 이러한 콘택은 부하를 스위칭하지 않을 수 있고, 부하 전류 하에서 생성하거나 차단하지 않을 수 있다. 본 명세서에서 이용된 바와 같이, (예컨대, 릴레이 또는 콘택터와 같은 인터로크와 관련하여 이용된 바와 같은) 용어 "습식 콘택(wet contact)"은 폐쇄될 때에 부하 전류를 반송할 뿐만 아니라, 생성 및 차단 전환들 동안에 부하 전류를 스위칭하는 콘택을 지칭한다.
전력 콘택 전극 표면 플라즈마 요법 및 거기에서 그리고 전력 콘택 전극 표면 플라즈마 요법과 함께 사용된 컴포넌트들의 예들이 본 명세서에서 개시된다. 예들은 제한 없이 제시되고, 개시된 실시예들은 예시적이라는 것과, 본 명세서에서 설명된 회로 및 시스템 설계들은 회로 및 시스템 설계들이 다양한 희망된 상황들에서 사용되는 것을 허용하기 위하여 임의의 적당한 특정 컴포넌트들로 구현될 수 있다는 것이 인식되어야 하고 이해되어야 한다. 따라서, 특정 컴포넌트들이 개시되지만, 대안적인 컴포넌트들이 적절한 바와 같이 사용될 수 있다는 것이 인식되어야 하고 이해되어야 한다.
아크 억압기들의 이용을 통해, 예컨대, 개방하거나 폐쇄하는 것에 실패한 것에 의한, 또는 비-전도성 상태에 있을 때에 전도성 상태로 되거나 그 반대로 되는 것에 의한 실패 없이 개방하고 폐쇄하기 위한 콘택들의 용량에 관한 전기적 콘택들의 건전성이 식별될 수 있다는 것이 인식되었다. 특히, 예컨대, 비-억압된 아크들의 점화(ignition) 및 연소(burning)를 통한 콘택 상의 잔해의 축적은 궁극적으로, 전기적 콘택을 열화시킬 수 있고, 전기적 콘택의 오류로 귀착될 수 있다. 아크 저항을 포함하는 다양한 파라미터들을 측정함으로써, 콘택의 스테이터스(status)가 결정될 수 있다. 이러한 파라미터들이 어떤 임계치에 도달할 경우에, 전기적 콘택 성능은 콘택의 오류가 가능성 있고 상대적으로 임박한 포인트로 열화된 것으로 결정될 수 있다.
또한, 아크 억압기의 동작을 전기적 콘택에서의 어떤 조건들로 시간설정(timing)함으로써, 아크의 점화의 어떤 위상들은 전기적 콘택으로부터 잔해를 제거하는 것에 기여할 수 있다는 것이 인식되었다. 특히, 금속성 플라즈마 위상(metallic plasma phase)으로서 지칭된 플라즈마의 점화는 실제적으로, 콘택으로부터 잔해를 제거하는 경향이 있는 반면, 아크가 기체 플라즈마 위상으로 전환할 때의 아크의 연소는 콘택을 열화시키고, 금속성 플라즈마 위상의 점화를 통해 제거될 수 있었던 것보다 더 많은 잔해를 전기적 콘택 상에서 증착시킨다는 것이 인식되었다. 따라서, 금속성 플라즈마 위상이 연속하는 것을 허용하고, 그 다음으로, 기체 플라즈마 위상으로 전환하기 전에 또는 전환할 시에 아크를 억압함으로써, 기체 플라즈마의 연소를 통해 추가적인 잔해를 추가하지 않으면서, 일부 잔해가 콘택으로부터 제거될 수 있다. 프로세스가 반복될 경우에, 전기적 콘택의 열화는 정지될 수 있거나 반전될 수 있고, 전기적 콘택은 긍정적으로 세정될 수 있다.
본 명세서에서 이용된 바와 같이, 용어 "고착 기간(stick duration)"은 코일 활성화/비활성화(예컨대, 릴레이 콘택의 릴레이 코일)와 전력 콘택 활성화/비활성화 사이의 시간 차이를 지칭한다. 일부 양태들에서, 논의된 전력 콘택 건전성 평가 동작들은 이러한 동작들이 외부/연산 장치 또는 방법에 대한 필요성 없이 마이크로제어기들 및 마이크로프로세서들에서 구성될 수 있고 실행될 수 있도록 구조화될 수 있다. 다양한 예들에서, 전력 콘택 건전성 평가 동작들은 광범위한 수학적 및/또는 미적분 연산들에 의존하지 않는다. 일부 양태들에서, 건식 콘택터는 전력 콘택 건전성 평가를 위하여 임의적일 수 있다. 건식 콘택터는 높은 유전체 격리 및 극단적으로 낮은 누설 전류들이 희망될 경우에 사용될 수 있다.
아크 억압기는 전력 콘택 건전성 평가기를 위한 임의적인 엘리먼트이다. 일부 양태들에서, 개시된 전력 콘택 건전성 평가기는 생성 및 차단 전환들 동안에 아킹으로부터 습식 콘택을 보호하고 콘택 아킹으로부터의 해로운 효과들을 감소시키기 위하여, 습식 콘택에 결합된 아크 억압 회로(또한, 아크 억압기로서 지칭됨)를 편입시킬 수 있다. 본 명세서에서 논의된 전력 콘택 건전성 평가기와 함께 편입된 아크 억압기는 다음의 발행된 미국 특허들, 즉, 미국 특허 제8,619,395호 및 미국 특허 제9,423,442호에서 개시된 바와 같은 아크 억압기를 포함할 수 있고, 이러한 미국 특허들의 둘 모두는 그 전체적으로 참조로 본 명세서에 편입된다. 전력 콘택 아크 억압기는 임의의 등급화된 부하 하에서의 전력 콘택의 전기적 수명을 기계적 수명 기대 범위로 연장한다. 도면들은 내부 아크 억압기를 갖는 전력 콘택 건전성 평가기(1)를 도시하지만, 개시내용은 이 점에서 제한되지 않고, 전력 콘택 건전성 평가기(1)는 또한, 외부 아크 억압기를 이용할 수 있거나, 아크 억압기를 이용하지 않을 수 있다.
전력 콘택이 전극 마이크로 용접부(electrode micro weld)를 적시에 더 이상 차단할 수 없을 때, 콘택은 실패한 것으로 고려된다. 일화적으로, 전력 릴레이 산업은 콘택 고착 기간(contact stick duration)(CSD)이 일(1) 초(second)를 초과할 경우에, 콘택터 또는 릴레이 콘택을 실패한 것으로 고려한다. 임의의 릴레이 및 콘택터에 대한 불가피한 수명-종료(end-of-life)(EoL) 이벤트는 오류이다. 전력 콘택 EoL은 릴레이/콘택터가 전기적으로 또는 기계적으로 중의 어느 하나로 실패할 때의 순간으로서 이해될 수 있다. 전력 릴레이들 및 콘택터들 전력 콘택들은 폐쇄되거나, 개방되는 것에 실패하거나, 그 사이의 어딘가에 있을 수 있다. 릴레이 및 콘택터 데이터시트(datasheet)들에서의 발표된 전력 콘택 해제 시간들은 전력 콘택 고착 기간과 동일하지 않다. 릴레이 산업은 2 A 이상의 전류-반송 능력을 갖는 콘택들, 즉, 전력 콘택들을 고려한다. 2 A 미만의 전류-반송 능력을 갖는 콘택들은 전력 콘택들로 고려되지 않을 수 있다. 전력 콘택 조건을 결정하기 위한 기존의 기법들은 전력 콘택 저항을 측정하는 것을 수반할 수 있다. 그러나, 이러한 측정들은 측정들을 수행하기 위한 복잡하고 고가의 장비를 이용하여 엑스-시츄(ex-situ)로 수행된다.
전력 콘택 전극 표면 열화(degradation)/감쇠(decay)는 계속 증가하는 전력 콘택 고착 기간들과 연관된다. 본 명세서에서 개시된 기법들은 예컨대, 측정된 고착 기간에 기초하여 콘택 건전성 평가를 제공하는 콘택 고착 기간들을 모니터링함으로써, 인-시츄(in-situ), 실시간(real-time), 단독형(stand-alone) 동작을 이용하여 전력 콘택에 대한 전력 콘택 건전성 평가를 수행하기 위하여 이용될 수 있다. 인-시츄는 정상적인 또는 비정상적인 조건들 하에서 동작하면서, 실제적인 실생활 애플리케이션에서 동작하는 것을 수반하는 것으로 이해될 수 있다. 실시간은 측정 시에 실제적이고 이용가능한 성능 데이터를 수반하는 것으로 이해될 수 있다. 예를 들어, 실시간 콘택 분리 검출은 전력 콘택 전압의 실시간 전압 측정들을 이용하여 수행될 수 있다. 단독형-동작은 본 개시내용에서 개요가 서술된 것들(예컨대, 주 전력 접속, 릴레이 코일 구동기 접속, 및 보조적 전원 접속) 이외의 추가적인 접속들, 디바이스들, 또는 조작들을 요구하지 않는다.
도 1은 일부 실시예들에 따른, 전력 콘택 건전성 평가기를 포함하는 시스템의 도면이다. 도 1을 참조하면, 시스템은 보조적 전원(2), 릴레이 코일 구동기(3), 주 전원(4), 건식 릴레이(5), 습식 릴레이(6), 주 전력 부하(7), 및 데이터 통신 인터페이스(19)에 결합된 전력 콘택 건전성 평가기(1)를 포함할 수 있다.
건식 릴레이(5)는 건식 릴레이 콘택들에 결합된 건식 릴레이 코일을 포함할 수 있고, 습식 릴레이(6)는 습식 릴레이 콘택들에 결합된 습식 릴레이 코일을 포함할 수 있다. 건식 릴레이(5)는 전력 콘택 건전성 평가기(1)를 통해 주 전원(4)에 결합될 수 있다. 건식 릴레이(5)는 습식 릴레이(6)와 직렬로 결합될 수 있고, 습식 릴레이(6)는 전력 콘택 건전성 평가기(1)를 통해 주 전력 부하(7)에 결합될 수 있다. 추가적으로, 습식 릴레이(6)는 (예컨대, 도 2 및 도 3에서 예시된 바와 같은) 습식 릴레이(6)의 습식 릴레이 콘택들에 걸쳐 결합된 아크 억압기에 의해 보호될 수 있다. 아크 억압기가 접속되지 않으면, 전력 콘택 건전성 평가기(1)의 정상적인 동작 동안에, 습식 콘택터 또는 릴레이(6) 콘택들은 손상되거나 열화될 수 있고 건식 콘택터 또는 릴레이(5) 콘택들은 우수한 조건으로 유지될 수 있어서, 이것은 습식 릴레이 콘택들이 실패한 경우에 디바이스가 고장 조건을 제거하는 것으로 귀착될 수 있다.
주 전원(4)은 AC 전원 또는 DC 전원일 수 있다. AC 전력을 위한 소스들은 발전기(generator)들, 교류발전기(alternator)들, 트랜스포머(transformer)들 등을 포함할 수 있다. AC 전력을 위한 소스는 정현파, 비-정현파, 또는 위상 제어될 수 있다. AC 전원은 전력 계통 연계형(on a power grid)(예컨대, 유틸리티 전력, 발전소들, 송전 선로들 등)뿐만 아니라, 레일 전력을 위한 것과 같은 자립형(off the grid)으로 사용될 수 있다. DC 전력을 위한 소스들은 배터리들, 솔라 셀(solar cell)들, 연료 셀(fuel cell)들, 커패시터 뱅크(capacitor bank)들, 및 서모파일(thermopile)들, 다이너모(dynamo)들, 및 전력 공급부들과 같은 다양한 유형들의 전력 저장부를 포함할 수 있다. DC 전력 유형들은 직류, 펄스형, 가변형, 및 교류(중첩된 AC(superimposed AC), 전파 정류(full wave rectification), 및 반파 정류(half wave rectification)를 포함할 수 있음)를 포함할 수 있다. DC 전력은 자체-추진된 애플리케이션들, 즉, 운전하고, 수영하고, 기어다니고, 다이빙하고, 내부적이고, 굴착하고, 절단하는 등의 물품들과 연관될 수 있다. 도 1이 주 전원(4)을 외부적으로 제공된 것으로서 예시하더라도, 개시내용은 이 점에서 제한되지 않고, 주 전원, 예컨대, 배터리 또는 또 다른 전원은 내부적으로 제공될 수 있다. 추가적으로, 주 전원(4)은 단일-위상 또는 멀티-위상 전원일 수 있다.
도 1이 릴레이 코일 및 릴레이 콘택들을 포함하는 건식 릴레이(5) 및 습식 릴레이(6)에 결합된 전력 콘택 건전성 평가기(1)를 예시하지만, 개시내용은 이 점에서 제한되지 않고, 스위치들, 콘택터들, 또는 다른 유형들의 인터로크들과 같은 다른 유형들의 인터로크 배열들이 마찬가지로 이용될 수 있다. 일부 양태들에서, 콘택터는 릴레이의 특정적, 과중한 듀티, 고전류의 실시예일 수 있다. 추가적으로, 전력 콘택 건전성 평가기(1)는 단일 전력 콘택(릴레이들(5 및 6) 중의 콘택들 중의 하나) 또는 다수의 전력 콘택들(릴레이들(5 및 6)의 둘 모두를 위한 콘택들)에 대한 EoL 예측을 생성하기 위하여 이용될 수 있다.
도 1에서의 건식 및 습식 릴레이들과 연관된 건식 및 습식 콘택들은 전극들과 같은 한 쌍의 콘택들을 각각 포함할 수 있다. 일부 양태들에서, 주 전력 부하(7)는 소비자 조명(consumer lighting), 컴퓨팅 디바이스들, 데이터 전송 스위치들 등과 같은 범용 부하일 수 있다. 일부 양태들에서, 주 전력 부하(7)는 저항기, 히터, 전기도금(electroplating) 디바이스 등과 같은 저항성 부하일 수 있다. 일부 양태들에서, 주 전력 부하(7)는 커패시터, 커패시터 뱅크, 전력 공급부 등과 같은 용량성 부하(capacitive load)일 수 있다. 일부 양태들에서, 주 전력 부하(7)는 인덕터, 트랜스포머, 솔레노이드 등과 같은 유도성 부하(inductive load)일 수 있다. 일부 양태들에서, 주 전력 부하(7)는 모터, 압축기, 팬 등과 같은 모터 부하일 수 있다. 일부 양태들에서, 주 전력 부하(7)는 텅스텐 램프, 적외선 히터, 산업용 등(industrial light) 등과 같은 텅스텐 부하일 수 있다. 일부 양태들에서, 주 전력 부하(7)는 형광 등, 네온 등, 발광 다이오드(light-emitting diode)(LED) 등과 같은 밸러스트 부하(ballast load)일 수 있다. 일부 양태들에서, 주 전력 부하(7)는 교통 신호등, 신호 비콘, 제어 회로 등과 같은 파일럿 듀티 부하(pilot duty load)일 수 있다.
보조적 전원(2)은 전력 콘택 건전성 평가기(1)에 따라 전력을 (각각 습식 릴레이(6) 및 건식 릴레이(5)의) 습식 및 건식 릴레이 코일들에 제공하는 외부 전원이다. 제1 보조적 전원 노드(21)는 (예컨대, 도 2에서의 보조적 전력 종단 및 보호 회로(12)에 대한) 제1 코일 전력 종단 입력으로서 구성될 수 있다. 제2 보조적 전원 노드(22)는 제2 코일 전력 종단 입력으로서 구성될 수 있다. 보조적 전원(2)은 단일-위상 또는 멀티-위상 전원일 수 있다. 추가적으로, 코일 전원(2)은 AC 전력 유형 또는 DC 전력 유형일 수 있다.
릴레이 코일 구동기(3)는 전력 콘택 건전성 평가기(1)의 제어에 따라, 습식 릴레이(6) 코일 및 건식 릴레이(5) 코일을 위한 동력공급 스테이터스에 대한 정보를 제공하는 외부 릴레이 코일 신호 소스이다. 이 점에서, 릴레이 코일 구동기(3)는 제어 신호를 제공하도록 구성된다. 제1 릴레이 코일 구동기 노드(31)는 (예컨대, 도 2에서의 릴레이 코일 종단 및 보호 회로(14)에 대한) 제1 코일 구동기 종단 입력이다. 제2 릴레이 코일 구동기 노드(32)는 제2 코일 구동기 종단 입력으로서 구성될 수 있다. 릴레이 코일 구동기(3)는 단일-위상 또는 멀티-위상 전원일 수 있다. 추가적으로, 릴레이 코일 구동기(3)는 AC 전력 유형 또는 DC 전력 유형일 수 있다.
데이터 통신 인터페이스(19)는 하나 이상의 통신 링크들(182)을 통해 전력 콘택 건전성 평가기(1)에 결합되는 임의적인 엘리먼트이다. 데이터 통신 인터페이스(19)는 외부 메모리에 결합될 수 있고, 예컨대, 데이터를 저장하고 취출(retrieve)하기 위하여 이용될 수 있다.
데이터 통신은 전력 콘택 건전성 평가기(1)의 전체 기능적인 동작을 위하여 요구되지 않을 수 있다. 일부 양태들에서, 데이터 통신 인터페이스(19)는 다음의 엘리먼트들: 디지털 신호 격리기(digital signal isolator), 내부 송신 데이터(TxD) 종단, 내부 수신 데이터(RxD) 종단, 외부 수신 데이터(Ext RxD) 종단, 및 외부 송신 데이터(Ext TxD) 종단 중의 하나 이상을 포함할 수 있다.
데이터 신호 필터링, 과도현상(transient), 과전압, 과전류, 및 배선 종단은 도 1 및 도 2에서의 예시적인 데이터 통신 인터페이스(19)에서 도시되지 않는다. 일부 양태들에서, 데이터 통신 인터페이스(19)는 전력 콘택 건전성 평가기(1)와 다음: 블루투스(Bluetooth) 제어기, 이더넷(Ethernet) 제어기, 범용 데이터 인터페이스(General Purpose Data Interface), 인간-머신-인터페이스(Human-Machine-Interface), SPI 버스 인터페이스, UART 인터페이스, USB 제어기, 및 Wi-Fi 제어기 중의 하나 이상과의 사이의 인터페이스로서 구성될 수 있다.
건식 릴레이(5)는 2 개의 섹션들, 즉, 건식 릴레이 코일 및 건식 릴레이 콘택들을 포함할 수 있다. 위에서 언급된 바와 같이, "건식"은 전류를 반송하지 않으면서, 콘택들 사이의 전류 접속을 생성하거나 차단하는 이 릴레이에서의 콘택들의 특정 동작 모드를 지칭한다.
제1 건식 릴레이 노드(51)는 전력 콘택 건전성 평가기(1)로부터의 제1 건식 릴레이(5) 코일 입력이다. 제2 건식 릴레이 노드(52)는 전력 콘택 건전성 평가기(1)로부터의 제2 건식 릴레이(5) 코일 입력이다. 제3 건식 릴레이 노드(53)는 주 전원(4)과의 제1 건식 릴레이 콘택 접속이다. 제4 건식 릴레이 노드(56)는 (예컨대, 습식 릴레이(6)와의) 제2 건식 릴레이 콘택 접속이다. 건식 릴레이(5)는 단일-위상 또는 멀티-위상 전원으로 동작하도록 구성될 수 있다. 추가적으로, 건식 릴레이(5)는 AC 전력 유형 또는 DC 전력 유형일 수 있다.
습식 릴레이(6)는 2 개의 섹션들, 즉, 습식 릴레이 코일 및 습식 릴레이 콘택들을 포함할 수 있다. 위에서 언급된 바와 같이, "습식"은 전류를 반송하면서, 콘택들 사이의 전류 접속을 생성하거나 차단하는 이 릴레이에서의 콘택들의 특정 동작 모드를 지칭한다.
제1 습식 릴레이 노드(61)는 전력 콘택 건전성 평가기(1)로부터의 제1 습식 릴레이(6) 코일 입력이다. 제2 습식 릴레이 노드(62)는 전력 콘택 건전성 평가기(1)로부터의 제2 습식 릴레이(6) 코일 입력이다. 제3 습식 릴레이 노드(63)는 (예컨대, 건식 릴레이와의) 제1 습식 릴레이 콘택 접속이다. 제4 습식 릴레이 노드(66)는 (예컨대, 전류 센서(127)와의) 제2 습식 릴레이 콘택 접속이다. 습식 릴레이(6)는 단일-위상 또는 멀티-위상 전원으로 동작하도록 구성될 수 있다. 추가적으로, 습식 릴레이(6)는 AC 전력 유형 또는 DC 전력 유형일 수 있다. 제1 습식 릴레이 노드(61) 및 제2 습식 릴레이 노드(62), 또는 제3 습식 릴레이 노드(63) 및 제4 습식 릴레이 노드(66)는 습식 릴레이(6) 전력 콘택의 한 쌍의 콘택 전극들에 결합되는 한 쌍의 단자들을 형성한다.
일부 양태들에서, 전력 콘택 건전성 평가기(1)는 정상적으로 개방된(normally open)(NO) 콘택들(또한, 형태 A 콘택들로서 지칭됨) 및 정상적으로 폐쇄된(normally closed)(NC) 콘택들(또한, 형태 B 콘택들로서 지칭됨)의 둘 모두를 지원하도록 구성된다. 일부 양태들에서, 전력 콘택 건전성 평가기(1)는 코일 활성화(또는 비활성화)와 전력 콘택 활성화(또는 비활성화) 사이의 시간 차이를 측정하고, 레코딩하고, 분석한다. 이 점에서, (예컨대, 다수의 콘택 사이클들에 대한) 콘택 고착 기간들을 모니터링하고 측정함으로써, 점진적인 전력 콘택 전극 표면 열화/감쇠/감쇠가 검출될 수 있고, 추정된 EoL은 전력 콘택에 대하여 절대적 또는 상대적 측면에서 예측될 수 있다. 예를 들어, 전력 콘택 EoL 예측은 EoL까지 남은 사이클들의 퍼센트(percent), 사이클들의 수들 등으로 표현될 수 있다. 이 개시내용의 목적들을 위하여, 사이클은 콘택의 개방 및 폐쇄인 것으로, 또는 그 반대인 것으로 이해될 수 있고, 사이클들의 수는 콘택이 개방되고 폐쇄되거나, 폐쇄되고 개방된 횟수이다.
일부 양태들에서, 전력 콘택 건전성 평가기(1)는 습식/건식 전력 콘택 시퀀서(wet/dry power contact sequencer)의 엘리먼트들을 포함한다. 일부 양태들에서, 전력 콘택 건전성 평가기(1)는 전력 콘택 고장 제거 디바이스의 엘리먼트들을 포함한다. 일부 양태들에서, 전력 콘택 건전성 평가기(1)는 전력 콘택 수명-종료 예측기의 엘리먼트들을 포함한다. 일부 양태들에서, 전력 콘택 건전성 평가기(1)는 전력 콘택 전극 표면 플라즈마 요법 디바이스의 엘리먼트들을 포함한다. 일부 양태들에서, 전력 콘택 건전성 평가기(1)는 아크 억압기의 엘리먼트들을 포함한다(아크 억압기는 전력 콘택 건전성 평가기(1)의 임의적인 엘리먼트일 수 있음).
논의된 특정 전력 콘택 건전성 평가기 동작들은 내부 또는 외부 마이크로제어기/프로세서 메모리의 어느 하나에 위치된 명령들에 기초할 수 있다. 일부 양태들에서, 습식/건식 전력 콘택 시퀀싱 동작들은 전력 콘택 건전성 평가기(1)를 지원하여 동작할 수 있다. 일부 양태들에서, 전력 콘택 고장 제거 동작들은 전력 콘택 건전성 평가기(1)를 지원하여 동작할 수 있다. 일부 양태들에서, 전력 콘택 수명-종료 예측기 동작들은 전력 콘택 건전성 평가기(1)를 지원하여 동작할 수 있다. 일부 양태들에서, 전력 콘택 전극 표면 플라즈마 요법 동작은 전력 콘택 건전성 평가기(1)를 지원하여 동작할 수 있다. 본 명세서에서 논의된 전력 콘택 건전성 평가 동작들은 인-시츄 및 실시간으로 수행될 수 있는 반면, 콘택은 규칙적 또는 비정상적인 동작 조건들 하에서 수행하고 있다. 일부 양태들에서, 콘택 유지보수 스케줄들은 본 명세서에서 논의된 기법들 중의 하나 이상으로 결정된 바와 같은, 전력 동작 콘택들 하에서의 실제적인 건전성 조건들에 기초할 수 있다.
전력 콘택 전극들은 생성 동안에, 특히, 전류-반송 콘택 사이클의 생성 바운스 위상(make bounce phase) 동안에 마이크로-용접될 수 있다. 아크 생성의 위상들에 대하여 미국 특허 제9,423,442호, 도 8a 내지 도 8h 및 도 9a 내지 도 9l을 참조한다. 콘택 전극들 사이의 마이크로 용접부들이 희망되는데, 그 이유는 이들이 전력 전류 전도를 위하여 요구된 낮은 콘택 저항을 제공하기 때문이다. 전력 콘택 건전성 평가기(1)에서의 콘택 고착 기간 분석은 콘택 전극 표면 분해의 형태에서의 부식(erosion)으로 인한 불리한 콘택 조건들로 인한 콘택 성능 열화의 척도이다. 콘택 고착 기간은 릴레이 코일 구동기 전력이 비활성화하고 전력 콘택이 분리되는 순간 사이의 차이이다.
일부 양태들에서, 고착 기간은 콘택 개방의 시간 마이너스(minus) 코일 비활성화의 시간으로서 정의된다. 고착 기간들은 기존의 전기적 콘택들에 대하여 밀리초로 측정될 수 있지만, 논쟁 중인 전기적 콘택에 따라서는, 더 빠르거나 더 느린 기간들이 적용가능할 수 있다는 것이 인식되고 이해되어야 한다. 콘택 고착 기간은 콘택 조건들 건전성의 표시일 수 있다(시간 경과에 따라 더 길어지는 콘택 고착 기간들은 감쇠하는 콘택 건전성의 표시들임). 상대적으로 긴 콘택 고착 기간은 열악한 콘택 건전성의 표시이다. 콘택 고착이 영구적으로 될 때, 그 후 콘택은 실패하였다. 일(1) 초를 초과하는 콘택 고착 기간들은 일반적으로, 릴레이 산업에서 콘택 오류로 고려된다. 일부 양태들에서, 아크까지의 정지 시간 마이너스 코일 신호 전환의 시작 시간은 콘택 고착 기간과 동등하다.
일부 양태들에서, 콘택 검출의 분리는 코일 비활성화 형태 A와 콘택의 개방 사이의 시간 차이를 결정하기 위하여 예측가능한 타이밍 기준을 허용한다. 이 시간 차이는 정상적인 콘택 마이크로-용접으로 인한 콘택 고착의 기간에 의해 대폭 영향받는다. 마이크로 용접부의 차단이 1 초를 초과하여 걸리더라도, 정상적인 예상들을 지났지만, 콘택은 여전히 기능적인 것으로 증명될 수 있다. 일단 마이크로 용접부가 콘택을 개방하거나 마이크로 용접부를 차단하도록 설계되는 콘택터 메커니즘의 힘에 의해 더 이상 차단될 수 없다면, 콘택은 실패한 것으로 고려될 수 있다. 일부 양태들에서, 콘택 고착은 콘택을 차단하기 위한 코일 활성화 신호와 실제적인 콘택 분리 사이의 시간 차이이다. 이 점에서, 콘택 고착은 콘택 오류의 표시일 수 있고, 반드시 콘택 저항에서의 증가가 아닐 수 있다.
본 명세서에서 논의된 전력 콘택 건전성 평가기는 다음의 특징들 및 이익들과 연관될 수 있다: AC 또는 DC 코일 전력 및 콘택 동작; 인증성(authenticity) 및 허가(license) 제어 메커니즘들; 자동 검출 기능들; 자동 생성 서비스 및 유지보수 호출들; 자동 모드 설정들; 자동적 고장 검출; 자동적 전력 오류 코일 신호 우회; 전력 콘택 전극 표면 분해 정도를 평가하는 것; 전력 콘택 전극 표면 감쇠를 평가하는 것; 전력 콘택 전극 표면 감쇠 가속을 평가하는 것; 전력 콘택 전극 표면 감쇠 감속을 평가하는 것; 전력 콘택 전극 표면 분해 정도를 평가하는 것; 전력 콘택 전극 표면 건전성 조건을 평가하는 것; 전력 콘택 전극 표면 성능 레벨을 평가하는 것; 막대 그래프 표시기; 아웃-오브-패턴(out-of-pattern) 검출 및 표시로 귀착되는 거동 패턴 학습; 셀 전화 애플리케이션; 코드 검증 칩; 실시간 전력 콘택 건전성 진단을 행하는 것; 인-시츄 전력 콘택 건전성 진단을 행하는 것; 전력 콘택 건전성 증상들을 진단하는 것; EMC 준수성; 오프-사이트 트러블슈팅(off-site troubleshooting)을 가능하게 하는 것; 더 빠른 사이클 시간들을 가능하게 하는 것; 더 낮은 듀티 사이클들을 가능하게 하는 것; 더 경미한 듀티 콘택터들 또는 릴레이들로 과중한 듀티 동작을 가능하게 하는 것; 높은 유전체 동작을 가능하게 하는 것; 고전력 동작을 가능하게 하는 것; 낮은 누설 동작을 가능하게 하는 것; 릴레이들이 콘택터들을 대체하는 것을 가능하게 하는 것; 외부 및 내부 콘택터들 또는 릴레이들; 하이브리드 전력 릴레이들, 콘택터들, 및 회로 차단기들; 지능형 하이브리드-전력-스위칭 제어기들; 인터넷 기기들; 로컬 및 원격 데이터 액세스; 로컬 및 원격 펌웨어 업그레이드들; 로컬 및 원격 레지스터 액세스; 로컬 및 원격 시스템 진단; 로컬 및 원격 트러블슈팅; 전력 콘택 수명을 최대화하는 것; 장비 수명을 최대화하는 것; 수율을 최대화하는 것; 계획된 유지보수 스케줄들을 최소화하는 것; 비계획된 서비스 호출들을 최소화하는 것; 다운 시간들을 최소화하는 것; 생산 정전들을 최소화하는 것; 모드 제어 선택; 멀티-위상 구성; 온-사이트(on-site) 또는 오프-사이트(off-site) 트러블슈팅; 동작 모드 표시; 전력 표시; 프로세서 스테이터스 표시 컬러 코드들; 단일-위상 구성; 전원과 전력 부하 사이의 높은 유전체 격리를 지원하는 것; 전원과 전력 부하 사이의 낮은 누설 전류를 지원하는 것; 및 자동적 서비스 호출들을 트리거링하는 것.
일부 양태들에서, 전력 콘택 건전성 평가기(1)는 다음의 데이터 통신 인터페이스들: 액세스 제어, 블루투스 인터페이스, 통신 인터페이스들 및 프로토콜들, 암호화된 데이터 송신들, 이더넷 인터페이스, LAN/WAN 접속성, SPI 버스 인터페이스, UART, 유니버셜 데이터 인터페이스, USB 인터페이스, 및 Wi-Fi 인터페이스를 이용할 수 있다.
일부 양태들에서, 전력 콘택 건전성 평가기(1)는 다음의 전력 콘택 파라미터들 및 인터페이스들: 전력 콘택 아크 전류, 전력 콘택 아크 기간, 전력 콘택 아크 유형, 전력 콘택 아크 전압, 전력 콘택 차단 바운스(power contact break bounce) 파라미터들, 전력 콘택 차단 바운스 기간, 전력 콘택 전류, 전력 콘택 사이클 카운트들, 전력 콘택 사이클 기간, 전력 콘택 사이클 빈도, 전력 콘택 사이클 시간들, 전력 콘택 듀티 사이클, 전력 콘택 에너지, 전력 콘택 고장 및 오류 경보들 및 경고들, 전력 콘택 고장 및 오류 코드 제거, 전력 콘택 고장 및 오류 검출, 전력 콘택 고장 및 오류 플래시 코드(power contact fault and failure flash code)들, 전력 콘택 고장 및 오류 이력 및 통계, 전력 콘택 고장 및 오류 경보, 전력 콘택 고장 및 오류 파라미터들, 전력 콘택 건전성, 전력 콘택 이력, 전력 콘택 서비스-시간(hours-of-service), 전력 콘택 생성 바운스(power contact make bounce) 파라미터들, 전력 콘택 생성 바운스 기간, 전력 콘택 온 기간, 전력 콘택 오프 기간, 전력 콘택 전력, 전력 콘택 저항, 전력 콘택 고착 기간(power contact stick duration)(PCSD), 전력 콘택 평균 고착 기간(power contact average stick duration)(PCASD), 전력 콘택 피크 고착 기간(power contact peak stick duration)(PCPSD), 전력 콘택 고착 기간 크레스트 인자(power contact stick duration crest factor)(PCSDCF), 전력 콘택 고착 파라미터들, 전력 콘택 파라미터 이력, 전력 콘택 파라미터 통계, 전력 콘택 통계, 전력 콘택 스테이터스, 전력 콘택 전압, 및 전력 콘택 전압 크레스트 인자를 이용할 수 있다.
전력 콘택 건전성 평가기(1)는 다음의 결과들 및 다음의 유익한 성과들: 예방적 유지보수 프로그램 요건들을 감소시키거나 제거하는 것; 스케줄링된 서비스 호출들을 감소시키거나 제거하는 것; 보호용 콘택, 릴레이, 또는 콘택터 대체들을 감소시키거나 제거하는 것; 및 전력 콘택 수명 열화/감쇠 검출과 연관될 수 있다. 데이터 통신 인터페이싱은 논의된 건전성 평가기에 대하여 임의적일 수 있다.
비교하면, 기존의 기법들은 전력 콘택 감쇠의 표시 및 임박한 전력 콘택 오류 예측을 위한 메트릭으로서의 전력 콘택 저항 증가의 엑스-시츄 분석에 기초한다. 이러한 기존의 기법들은 인-시츄 건전성 평가에 기초하지 않고, 수학적 분석에 기초하지 않고, 전력 콘택 분리의 순간을 참작하지 않는다.
도 2는 예시적인 실시예에서, 아크 억압기(126)를 갖는 예시적인 전력 콘택 건전성 평가기(1)의 블록도이다. 전력 콘택 건전성 평가기(1)는 보조적 전력 종단 및 보호 회로(12), 릴레이 코일 종단 및 보호 회로(14), 로직 전력 공급부(15), 코일 신호 변환기(16), 모드 제어 스위치들(17), 제어기(또한, 마이크로제어기 또는 마이크로프로세서로서 지칭됨)(18), 데이터 통신 인터페이스(19), 스테이터스 표시기(110), 코드 제어 칩(120), 전압 센서(123), 과전류 보호 회로(124), 전압 센서(125), (예컨대, 콘택 분리 검출기를 갖는) 아크 억압기(126), 전류 센서(127), 건식 코일 전력 스위치(111), 건식 코일 전류 센서(113), 습식 코일 전력 스위치(112), 및 습식 코일 전류 센서(114)를 포함한다.
보조적 전력 종단 및 보호 회로(12)는 외부 배선 종단 및 보호를 전력 콘택 건전성 평가기(1)의 모든 엘리먼트들에 제공하도록 구성된다. 제1 보조적 전력 종단 및 보호 회로(12) 노드(121)는 제1 로직 전력 공급부(15) 입력, 제1 코일 전력 스위치(111) 입력, 및 제1 코일 전력 스위치(112) 입력이다. 제2 보조적 전력 종단 및 보호 회로(12) 노드(122)는 제2 로직 전력 공급부(15) 입력, 제2 코일 전력 스위치(111) 입력, 및 제2 코일 전력 스위치(112) 입력이다.
일부 양태들에서, 보조적 전력 종단 및 보호 회로(12)는 다음의 엘리먼트들: 제1 릴레이 코일 구동기 단자, 제2 릴레이 코일 구동기 단자, 과전압 보호, 과전류 보호, 역 극성 보호, 임의적인 과도현상 및 잡음 필터링, 임의적인 전류 센서, 및 임의적인 전압 센서 중의 하나 이상을 포함한다.
릴레이 코일 종단 및 보호 회로(14)는 외부 배선 종단 및 보호를 전력 콘택 건전성 평가기(1)의 모든 엘리먼트들에 제공한다. 제1 코일 종단 및 보호 회로(14) 노드(141)는 제1 코일 신호 변환기 회로(16) 입력이다. 제2 코일 종단 및 보호 회로(14) 노드(142)는 제2 코일 신호 변환기(16) 입력이다.
일부 양태들에서, 릴레이 코일 종단 및 보호 회로(14)는 다음의 엘리먼트들: 제1 릴레이 코일 구동기 단자, 제2 릴레이 코일 구동기 단자, 과전압 보호, 과전류 보호, 역 극성 보호, 임의적인 과도현상 및 잡음 필터링, 전류 센서(임의적), 및 전압 센서(임의적) 중의 하나 이상을 포함한다.
로직 전력 공급부(15)는 로직 레벨 전압을 전력 콘택 건전성 평가기(1)의 일부 또는 모든 디지털 로직 엘리먼트들에 제공하도록 구성된다. 제1 로직 전력 공급부 출력(151)은 도 2에서의 포지티브 전력 도식적 심볼에 의해 표시된 포지티브 전력 공급부 단자이다. 제2 로직 전력 공급부 출력(152)은 도 2에서의 접지 기준 심볼에 의해 표시된 네거티브 전력 공급부 단자이다.
일부 양태들에서, 로직 전력 공급부(15)는 다음의 엘리먼트들: AC-대-DC 변환기, 입력 잡음 필터링, 및 과도현상 보호, 입력 벌크 에너지 저장, 출력 벌크 에너지 저장, 출력 잡음 필터링, DC-대-DC 변환기(대안적), 외부 전력 변환기(대안적), 유전체 격리(내부 또는 외부), 과전압 보호(내부 또는 외부), 과전류 보호(내부 또는 외부), 제품 안전성 증명들(내부 또는 외부), 및 전자기적 호환성 증명들(내부 또는 외부) 중의 하나 이상을 포함한다.
코일 신호 변환기 회로(16)는 릴레이 코일 구동기(3)로부터의 습식 및 건식 코일들의 동력공급 스테이터스를 표시하는 신호를, 추가의 프로세싱을 위하여 노드(187)를 통해 제어기 회로(18)로 통신된 로직 레벨 유형 신호로 변환한다.
일부 양태들에서, 코일 신호 변환기(16)는 다음의 엘리먼트들: 전류 제한 엘리먼트들, 유전체 격리, 신호 표시, 신호 정류, 임의적인 신호 필터링, 임의적인 신호 형상화, 및 임의적인 과도현상 및 잡음 필터링 중의 하나 이상으로 구성된다.
모드 제어 스위치들(17)은 전력 콘택 건전성 평가기(1)를 위한 특정 동작 모드들의 수동적 선택을 허용한다. 일부 양태들에서, 모드 제어 스위치들(17)은 다음의 엘리먼트들: 하드 재설정(hard reset)들을 위한 푸시 버튼들, 제거들 또는 수신확인들, 특정 동작 모드들을 설정하기 위한 DIP 스위치들, 및 (대안적으로, 푸시 버튼들 대신에) 키패드 또는 키보드 스위치들 중의 하나 이상을 포함한다.
제어기 회로(18)는 적당한 회로부, 로직, 인터페이스들, 및/또는 코드를 포함하고, 예컨대, 소프트웨어/펌웨어-기반 동작들, 루틴들, 및 프로그램들을 통해 전력 콘택 건전성 평가기(1)의 동작을 제어하도록 구성된다. 제1 제어기 노드(181)는 스테이터스 표시기(110) 접속이다. 제2 제어기 노드(182)는 데이터 통신 인터페이스(19) 접속이다. 제3 제어기 노드(183)는 건식 코일 전력 스위치(111) 접속이다. 제4 제어기 노드(184)는 습식 코일 전력 스위치(112) 접속이다. 제5 제어기 노드(185)는 건식 코일 전류 센서(113) 접속이다. 제6 제어기 노드(186)는 습식 코일 전류 센서(114) 접속이다. 제7 제어기 노드(187)는 코일 신호 변환기 회로(16) 접속이다. 제8 제어기 노드(188)는 코드 제어 칩(120) 접속이다. 제9 제어기 노드(189)는 모드 제어 스위치들(17) 접속이다. 제10 제어기 노드(1810)는 과전류 전압 센서(123) 접속이다. 제11 제어기 노드(1811)는 전압 센서(125) 접속이다. 제12 제어기 노드(1812)는 아크 억압기(126) 로크 접속이다. 제13 제어기 노드(1813)는 제1 전류 센서(127) 접속이다. 제14 제어기 노드(1814)는 제2 전류 센서(127) 접속이다.
일부 양태들에서, 제어기 회로(18)는 전력 콘택 건전성 평가기(1)와 연관된 다음의 동작들: 알고리즘 관리; 인증성 코드 제어 관리; 자동-검출 동작들; 자동-검출 기능들; 자동적 정상 폐쇄되거나 정상 개방된 콘택 형태 검출; 자동 모드 설정들; 코일 사이클(오프(Off), 생성(Make), 온(On), 차단(Break), 오프(Off)) 타이밍, 이력, 및 통계; 코일 지연 관리; 이력 관리; 전력 콘택 시퀀싱; 코일 구동기 신호 채터 이력 및 통계; 데이터 관리(예컨대, 모니터링, 검출, 레코딩, 로깅, 표시, 및 프로세싱); 현재, 최후, 과거, 최대, 최소, 산술평균, 평균, 표준 편차 값들 등에 대한 데이터 값 레지스터들; 날짜 및 시간 포맷팅, 로깅, 및 레코딩; 클록 생성, 전력 온 재설정, 및 워치도그 타이머(watchdog timer)를 갖는 내장된 마이크로제어기; 오차, 고장, 오류 관리; 공장 디폴트 값 복원 관리; 펌웨어 업그레이드 관리; 플래시 코드 생성; 고장 표시 제거; 고장 레지스터 재설정; 하드 재설정; 인터럽트 관리; 허가 코드 제어 관리; 전력-온(power-on) 관리; 전력-업(power-up) 시퀀싱; 전력 홀드-오버(hold-over) 관리; 전력 턴온(turn-on) 관리; 입력들, 메모리, 또는 레지스터들로부터의 판독; 레지스터 어드레스 편성; 레지스터 데이터 공장 디폴트 값들; 레지스터 데이터 값 어드레스들; 레지스터 맵 편성; 소프트 재설정(soft reset) 관리; SPI 버스 링크 관리; 통계 관리; 시스템 액세스 관리; 시스템 진단 관리; UART 통신 링크 관리; 습식/건식 릴레이 코일 관리; 및 메모리, 출력들, 및 레지스터들로의 기입 중의 하나 이상을 제어하도록 구성될 수 있다.
스테이터스 표시기(110)는 특정 컬러들 또는 플래시 패턴들을 통한 동작, 건전성, 고장, 코드 표시를 통해 청각적, 시각적, 또는 다른 사용자 경보 방법들을 제공한다. 일부 양태들에서, 스테이터스 표시기(110)는 다음의 유형들의 표시들: 막대 그래프들, 그래픽 디스플레이, LED들, 코일 구동기 고장 표시, 코일 상태 표시, 건식 코일 고장 표시, 동작 모드 표시, 프로세서 건전성 표시, 및 습식 코일 고장 표시 중의 하나 이상을 제공할 수 있다.
건식 코일 전력 스위치(111)는 커맨드 출력 노드(183)를 통해 제어기 회로(18)로부터 출력된 신호에 기초하여, 외부적으로 제공된 코일 전력을 노드들(51 및 52)을 통해 건식 릴레이 코일(5)에 접속한다. 일부 양태들에서, 건식 코일 전력 스위치(111)는 다음의 엘리먼트들: 솔리드-스테이트(solid-state) 릴레이들, 전류 제한 엘리먼트들, 및 임의적인 전기기계적 릴레이들 중의 하나 이상을 포함한다.
습식 코일 전력 스위치(112)는 커맨드 출력 노드(184)를 통해 제어기 회로(18)로부터 출력된 신호에 기초하여, 외부적으로 제공된 코일 전력을 노드들(61 및 62)을 통해 습식 릴레이 코일(6)에 접속한다. 일부 양태들에서, 습식 코일 전력 스위치(112)는 다음의 엘리먼트들: 솔리드-스테이트 릴레이들, 전류 제한 엘리먼트들, 및 임의적인 전기기계적 릴레이들 중의 하나 이상을 포함한다.
건식 코일 전류 센서(113)는 건식 릴레이 코일(5) 전류의 값 및/또는 부재 또는 존재를 감지하도록 구성된다. 일부 양태들에서, 건식 코일 전류 센서(113)는 다음의 엘리먼트들: 솔리드-스테이트 릴레이들, 역 극성 보호 엘리먼트, 광격리기(optoisolator)들, 광결합기(optocoupler)들, 리드 릴레이(Reed relay)들 및/또는 홀 효과(Hall effect) 센서들(임의적), SSR AC 또는 DC 입력(대안적), 및 SSR AC 또는 DC 출력(대안적) 중의 하나 이상을 포함한다.
습식 코일 전류 센서(114)는 건식 릴레이 코일(6) 전류의 값 및/또는 부재 또는 존재를 감지하도록 구성된다. 일부 양태들에서, 습식 코일 전류 센서(114)는 다음의 엘리먼트들: 솔리드-스테이트 릴레이들, 역 극성 보호 엘리먼트, 광격리기들, 광결합기들, 리드 릴레이들 및/또는 홀 효과 센서들(임의적), SSR AC 또는 DC 입력(대안적), 및 SSR AC 또는 DC 출력(대안적) 중의 하나 이상을 포함한다.
코드 제어 칩(120)은 전력 콘택 건전성 평가기(1)의 임의적인 엘리먼트이고, 디바이스의 완전히 기능적인 동작을 위하여 요구되지 않는다. 일부 양태들에서, 코드 제어 칩(120)은 암호화된 또는 비-암호화된 데이터 보안을 갖는 애플리케이션 또는 고객-특정 코드를 포함하도록 구성될 수 있다. 일부 양태들에서, 코드 제어 칩(120) 기능은 데이터 통신 인터페이스(19)를 통해 외부적으로 구현될 수 있다. 일부 양태들에서, 코드 제어 칩(120)은 다음의 정보: 액세스 제어 코드 및 데이터, 경보 제어 코드 및 데이터, 인증 제어 코드 및 데이터, 암호화 제어 코드 및 데이터, 칩 제어 코드 및 데이터, 허가 제어 코드 및 데이터, 유효성검사 제어 코드 및 데이터, 및/또는 체크섬(checksum) 제어 코드 및 데이터를 저장하도록 구성될 수 있다. 일부 양태들에서, 코드 제어 칩(120)은 제어기 회로(18)의 내부적 컴포넌트로서 구현될 수 있거나, (예컨대, 도 2에서 예시된 바와 같이) 제어기 회로(18)에 대해 외부적인 별도의 회로일 수 있다.
전압 센서(123)는 과전류 보호(124)의 조건을 모니터링하도록 구성된다. 일부 양태들에서, 전압 센서(123)는 다음의 엘리먼트들: 솔리드-스테이트 릴레이들, 브릿지 정류기, 전류 제한기들, 저항기들, 커패시터들, 역 극성 보호 엘리먼트들, 광격리기들, 광결합기들, 리드 릴레이들, 및 아날로그-대-디지털 변환기들(임의적) 중의 하나 이상을 포함한다.
과전류 보호 회로(124)는 과전류 조건의 경우에 파괴로부터 전력 콘택 건전성 평가기(1)를 보호하도록 구성된다. 일부 양태들에서, 과전류 보호 회로(124)는 다음의 엘리먼트들: 가용성(fusible) 엘리먼트들, 가용성 인쇄 회로 기판 트레이스들, 퓨즈(fuse)들, 및 회로 차단기들 중의 하나 이상을 포함한다.
전압 센서(125)는 습식 릴레이(6) 콘택들에 걸친 전압을 모니터링하도록 구성된다. 일부 양태들에서, 전압 센서(125)는 다음의 엘리먼트들: 솔리드-스테이트 릴레이들, 브릿지 정류기, 전류 제한기들, 저항기들, 커패시터들, 역 극성 보호 엘리먼트들, 및 대안적인 또는 임의적인 엘리먼트들, 예컨대, 광격리기들, 광결합기들, 솔리드-스테이트 릴레이들, 리드 릴레이들, 및 아날로그-대-디지털 변환기들 중의 하나 이상을 포함한다. 일부 양태들에서, 전압 센서(125)는 습식 릴레이(6)의 콘택 전극들의 콘택 분리를 검출하기 위하여 이용될 수 있다. 더 구체적으로, 접속(1811)은 전압 센서(125)에 의해 측정된 습식 릴레이(6)의 콘택 전극들 사이의 전압이 플라즈마 점화 전압 레벨(또는 아크 점화 전압 레벨) 이상인 것을 검출하기 위하여 제어기 회로(18)에 의해 이용될 수 있다. 제어기 회로(18)는 이러한 전압 레벨들에 도달하거나 이러한 전압 레벨들을 초과할 때, 습식 릴레이(6)의 콘택 전극들의 콘택 분리가 있는 것으로 결정할 수 있다. 콘택 분리의 결정된 시간은 전력 콘택 건전성 평가를 위하여 이용될 수 있는 콘택 고착 기간을 결정하기 위하여 이용될 수 있다.
아크 억압기(126)는 습식 릴레이(6) 콘택들을 위한 아크 억압을 제공하도록 구성된다. 아크 억압기(126)는 전력 콘택 건전성 평가기(1)에 대해 외부적일 수 있거나, 또는 대안적으로, 전력 콘택 건전성 평가기(1)의 일체부로서 구현될 수 있다. 아크 억압기(126)는 단일-위상 또는 멀티-위상 전원으로 동작하도록 구성될 수 있다. 추가적으로, 아크 억압기(8)는 AC 전력 유형 또는 DC 전력 유형일 수 있다.
일부 양태들에서, 아크 억압기(126)는 정상적인 부하 조건들에 대하여 전개될 수 있다. 일부 양태들에서, 아크 억압기(126)는 과전류 또는 콘택 과부하 조건에서 콘택 고장 아크를 억압하도록 설계될 수 있거나 설계되지 않을 수 있다.
제어기 회로(18)는 다음의 태스크들: 본 명세서에서 상세하게 둘 모두 개시된 바와 같이, 습식 콘택(6)의 건전성을 식별하는 것; 및 플라즈마 요법으로 습식 콘택(6)을 세정하는 것 중의 하나 또는 둘 모두를 수행하도록 구성된다. 제어기 회로(18)는 임의적으로, 전자적으로-구성가능한 마이크로제어기 또는 마이크로프로세서이거나, 미리 결정된 시간의 경과 시에 트리거 신호를 트리거 회로(203)로 출력하도록 선택되고 배열될 개별 아날로그 컴포넌트들, 예컨대, 연산-증폭기(op-amp)들 등으로서 구현될 수 있다. 대조적으로, 마이크로제어기 또는 마이크로프로세서로서 구현된 제어기 회로(18)에 있어서, 제어기 회로(18)는 제어기 회로(18)가 습식 콘택(6)의 건전성을 계산하고 습식 콘택(6)의 특성들에 기초하여 플라즈마 요법의 타이밍을 적응시키는 것을 허용하기 위한 로직을 포함할 수 있다.
일부 양태들에서, 아크 억압기(126) 로크와 제어기 회로(18) 사이의 접속(1812)은 (예컨대, 릴레이 코일 구동기 신호가 활성일 때) 아크 억압기를 인에이블(언록킹)하거나, (예컨대, 릴레이 코일 구동기 신호가 비활성일 때) 아크 억압기를 디스에이블(록킹)하기 위하여 이용될 수 있다.
일부 양태들에서, 아크 억압기(126)는 습식 릴레이(6) 전력 콘택 전극들이 콘택 사이클의 일부로서 분리될 때의 시간 인스턴스(time instance)를 검출하도록 구성된 콘택 분리 검출기(도 2에서 예시되지 않음)를 포함할 수 있다. 제어기 회로(18)를 갖는 접속(예컨대, 1812)은 콘택 분리 검출기가 습식 릴레이(6)의 콘택 사이클 내에서 콘택 분리를 검출하였을 때의 시간 인스턴스의 콘택 분리 표시를 통신하기 위하여 이용될 수 있다. 콘택 분리 표시는 습식 릴레이(6)의 콘택 전극들의 조건에 관한 전력 콘택 건전성 평가를 제공하기 위하여 제어기 회로(18)에 의해 이용될 수 있다.
일부 양태들에서, 아크 억압기(126)는 단일-위상(single-phase) 또는 멀티-위상(multi-phase) 아크 억압기일 수 있다. 추가적으로, 아크 억압기는 AC 전력 유형 또는 DC 전력 유형일 수 있다.
전류 센서(127)는 습식 릴레이(6) 콘택들을 통한 전류를 모니터링하도록 구성된다. 일부 양태들에서, 전류 센서(126)는 다음의 엘리먼트들: 솔리드-스테이트 릴레이들, 브릿지 정류기, 전류 제한기들, 저항기들, 커패시터들, 역 극성 보호 엘리먼트들, 및 대안적인 또는 임의적인 엘리먼트들, 예컨대, 광격리기들, 광결합기들, 리드 릴레이들, 및 아날로그-대-디지털 변환기들 중의 하나 이상을 포함한다.
일부 양태들에서, 제어기 회로(18) 스테이터스 표시기 출력 핀(status indicator output pin)(SIO) 핀(181)은 로직 상태를 스테이터스 표시기들(110)로 송신한다. SIO는 스테이터스 표시기 출력이 하이(high)일 때의 로직 라벨 상태이고, /SIO는 스테이터스 표시기 출력이 로우(low)일 때의 로직 라벨 상태이다.
일부 양태들에서, 제어기 회로(18) 데이터 통신 인터페이스 접속(TXD/RXD)(182)은 데이터 로직 상태를 데이터 통신 인터페이스(19)로 송신한다. RXD는 수신 데이터 통신 마크를 식별하는 로직 라벨 상태이고, /RXD는 수신 데이터 통신 공간을 식별하는 로직 라벨 상태이다. TXD는 송신 데이터 통신 마크를 식별하는 로직 라벨 상태이고, /TXD는 송신 데이터 통신 공간을 식별하는 로직 라벨 상태이다.
일부 양태들에서, 제어기 회로(18) 건식 코일 출력(dry coil output)(DCO) 핀(183)은 로직 상태를 건식 코일 전력 스위치(111)로 송신한다. DCO는 건식 코일 출력이 동력공급될 때의 로직 라벨 상태이고, /DCO는 건식 코일 출력이 동력제거될 때의 로직 라벨 상태이다.
일부 양태들에서, 제어기 회로(18) 습식 코일 출력 핀(wet coil output pin)(WCO)(184)은 로직 상태를 습식 코일 전력 스위치(112)로 송신한다. WCO는 습식 코일 출력이 동력공급될 때의 로직 상태이고, /WCO는 습식 코일 출력이 동력제거될 때의 로직 상태이다.
일부 양태들에서, 제어기 회로(18) 건식 코일 입력 핀(dry coil input pin)(DCI)(185)은 건식 코일 전류 센서(113)의 로직 상태를 수신한다. DCI는 건식 코일 전류가 부재할 때의 로직 상태이고, /DCI는 건식 코일 전류가 존재할 때의 로직 상태이다.
일부 양태들에서, 제어기 회로(18) 습식 코일 입력 핀(wet coil input pin)(WCI)(186)은 습식 코일 전류 센서(114)의 로직 상태를 수신한다. WCI는 습식 코일 전류가 부재할 때의 로직 라벨 상태이고, /WCI는 습식 코일 전류가 존재할 때의 로직 라벨 상태이다.
일부 양태들에서, 제어기 회로(18) 코일 구동기 입력 핀(coil driver input pin)(CDI)(187)은 코일 신호 변환기(16)의 로직 상태를 수신한다. CDI는 동력제거된(de-energized) 코일 구동기의 로직 상태이다. /CDI는 동력공급된(energized) 코일 구동기의 로직 상태이다.
일부 양태들에서, 제어기 회로(18) 코드 제어 접속(code control connection)(CCC)(188)은 코드 제어 칩(120)의 로직 상태를 수신하고 송신한다. CCR은 수신 데이터 로직 하이를 식별하는 로직 라벨 상태이고, /CCR은 수신 데이터 로직 로우를 식별하는 로직 라벨 상태이다. CCT는 송신 데이터 로직 하이를 식별하는 로직 라벨 상태이고, /CCT는 송신 데이터 로직 로우를 식별하는 로직 라벨 상태이다.
일부 양태들에서, 제어기 회로(18) 모드 제어 스위치 입력 핀(S)(189)은 모드 제어 스위치들(17)로부터 로직 상태를 수신한다. S는 모드 제어 스위치 개방된 로직 상태를 표현하고, /S는 모드 제어 스위치 폐쇄된 로직 상태를 표현한다.
일부 양태들에서, 제어기 회로(18) 접속(1810)은 과전류 보호(overcurrent protection)(OCP) 전압 센서(123)로부터 로직 상태를 수신한다. OCPVS는 OCP가 개방으로 퓨징되지 않을 때의 로직 라벨 상태이고, /OCPVS는 OCP가 개방으로 퓨징될 때의 로직 라벨 상태이다.
일부 양태들에서, 제어기 회로(18) 접속(1811)은 습식 콘택 전압 센서(VS)(125)로부터 로직 상태를 수신한다. WCVS는 VS가 로직 하이를 송신하고 있을 때의 로직 라벨 상태이고, /WCVS는 VS가 로직 로우를 송신하고 있을 때의 로직 라벨 상태이다.
일부 양태들에서, 제어기 회로(18) 접속(1812)은 로직 상태를 아크 억압기(126) 로크로 송신한다. ASL은 아크 억압이 록킹될 때의 로직 라벨 상태이고, /ASL은 아크 억압이 언록킹될 때의 로직 라벨 상태이다.
일부 양태들에서, 제어기 회로(18) 접속들(1813 및 1814)은 콘택 전류 센서(127)로부터 로직 상태를 수신한다. CCS는 콘택 전류가 부재할 대의 로직 라벨 상태이고, /CCS는 콘택 전류가 존재할 때의 로직 라벨 상태이다.
일부 양태들에서, 제어기 회로(18)는 (예컨대, 고장 조건을 검출하고 습식 및 건식 콘택들의 비활성화를 시퀀싱하는 것과 관련하여) 하나 이상의 타이머들을 구성할 수 있다. 제어기 회로(18)에 의해 구성될 수 있는 상이한 타이머들의 예시적인 타이머 라벨들 및 정의들은 다음의 타이머들 중의 하나 이상을 포함한다.
일부 양태들에서, 코일 구동기 입력 지연 타이머는 코일 구동기 입력 신호의 로직 상태에 대한 프로세싱을 지연시킨다. COIL_DRIVER_INPUT_DELAY_TIMER는 타이머가 작동하고 있을 때의 라벨이다.
일부 양태들에서, 스위치 디바운스 타이머(switch debounce timer)는 스위치 입력 신호의 로직 상태에 대한 프로세싱을 지연시킨다. SWITCH_DEBOUNCE_TIMER는 타이머가 작동하고 있을 때의 라벨이다.
일부 양태들에서, 수신 데이터 타이머는 수신 데이터 입력 신호의 로직 상태에 대한 프로세싱을 지연시킨다. RECEIVE_DATA_DELAY_TIMER는 타이머가 작동하고 있을 때의 라벨이다.
일부 양태들에서, 송신 데이터 타이머는 송신 데이터 출력 신호의 로직 상태에 대한 프로세싱을 지연시킨다. TRANSMIT_DATA_DELAY_TIMER는 타이머가 작동하고 있을 때의 라벨이다.
일부 양태들에서, 습식 코일 출력 타이머는 습식 코일 출력 신호의 로직 상태에 대한 프로세싱을 지연시킨다. WET_COIL_OUTPUT_DELAY_TIMER는 타이머가 작동하고 있을 때의 라벨이다.
일부 양태들에서, 습식 전류 입력 타이머는 습식 전류 입력 신호의 로직 상태에 대한 프로세싱을 지연시킨다. WET_CURRENT_INPUT_DELAY_TIMER는 타이머가 작동하고 있을 때의 라벨이다.
일부 양태들에서, 건식 코일 출력 타이머는 건식 코일 출력 신호의 로직 상태에 대한 프로세싱을 지연시킨다. DRY_COIL_OUTPUT_DELAY_TIMER는 타이머가 작동하고 있을 때의 라벨이다.
일부 양태들에서, 건식 전류 입력 타이머는 건식 전류 입력 신호의 로직 상태에 대한 프로세싱을 지연시킨다. DRY_CURRENT_INPUT_DELAY_TIMER는 타이머가 작동하고 있을 때의 라벨이다.
일부 양태들에서, 신호 표시기 출력 지연 타이머는 신호 표시기 출력의 로직 상태에 대한 프로세싱을 지연시킨다. SIGNAL_INDICATOR_OUTPUT_DELAY_TIMER는 타이머가 작동하고 있을 때의 라벨이다.
도 3은 일부 실시예들에 따른, 예시적인 전력 콘택 건전성 평가기(1)를 포함하는 시스템의 블록도이다. 도 3의 전력 콘택 건전성 평가기는 단독형 전력 콘택 건전성 평가기(1)일 수 있거나, 도 2에서 예시되고 설명된 전력 콘택 건전성 평가기(1)의 예의 특정 구현예로서 존재할 수 있다. 따라서, 도 3에서 예시된 바와 같은 전력 콘택 건전성 평가기(1)에 대하여 개시된 원리들은 도 2의 전력 콘택 건전성 평가기(1)에 마찬가지로 적용된다. 또한, 도 3의 아크 억압기(126)는 도 2의 아크 억압기(126)로서 구현될 수 있다.
전력 콘택 건전성 평가기(1)는 제어기 회로(18)에 결합된 아크 억압기(126)를 포함한다. 아크 억압기(126)는 예시적인 켈빈 단자(kelvin terminal)들에서, 전압 및 전류 센서들(212, 213)을 포함한다. 전압 및 전류 센서들(212, 213)은 각각 단자들(2121, 2131)에서 검출된 전압을, 그리고 각각 단자들(2122, 2132)에서 검출된 전류를 출력한다. 전압 단자들(2121, 2131)은 아크 억압기(126)의 플라즈마 점화 검출기(200)에 결합된다. 플라즈마 점화 검출기는 스위칭가능한 콘택 전극들 사이의 플라즈마의 형성을 표시하는 습식 릴레이(6)의 스위칭가능한 콘택 전극들 상에서의 전기적 파라미터를 검출하고, 검출된 바와 같은 전기적 파라미터에 기초하여 플라즈마 점화 신호를 출력하도록 구성된다. 전류 단자들(2122, 2132)은 아크 억압기의 플라즈마 연소 메모리(201)에 결합된다. 플라즈마 연소 메모리(201)는 플라즈마 점화 신호를 수신하고 저장하도록 구성된다.
아크 억압기는 플라즈마 연소 메모리(201)에 결합된 트리거 회로(203), 트리거 회로에 결합된 플라즈마 소화 회로(plasma extinguishing circuit)(206), 및 전류 단자들(2122, 2132) 사이에 결합된 과전압 보호기(208)를 더 포함한다. 플라즈마 연소 메모리(201)의 출력은 제어기 회로(18)의 입력에 결합되고, 제어기 회로(18)의 출력은 트리거 회로(203)에 결합된다. 따라서, 본 명세서에서 상세하게 개시되는 바와 같이, 제어기 회로(18)는 플라즈마 연소 메모리(201)로부터 플라즈마 연소의 표시를 수신하고, 플라즈마 연소의 존재 및 습식 콘택(6)을 세정하는 목적들을 위한 플라즈마 연소의 희망된 기간에 기초하여, 플라즈마 연소를 소화시키기 위한 커맨드를 트리거 회로(203)로 출력하도록 구성된다.
플라즈마 점화 검출기(200)는 전압 및 전류 센서(212)의 전압 출력(2121)에 결합된 송신 라인(230), 및 전압 및 전류 센서(213)의 전압 출력(2131)에 결합된 송신 라인(232)을 포함한다. 송신 라인(230)은 커패시터(234)에 결합되고, 송신 라인(232)은 저항기(236)에 결합된다. 커패시터(234)는 송신 라인(240)을 통해 트랜스포머(238)에 결합되고, 저항기(236)는 송신 라인(242)을 통해 트랜스포머(238)에 결합된다. 제너 다이오드(Zener diode)(244)는 트랜스포머(238)에 걸쳐 결합되고, 제너 다이오드(244)의 단자들은 송신 라인(246, 248)에 각각 결합된다. 송신 라인(246)은 다이오드(250)에 결합되고, 저항기(252)는 다이오드(250)와 송신 라인(248) 사이에 결합된다. 커패시터(254)는 저항기(252)와 병렬로 그리고 플라즈마 연소 메모리(201)에 걸쳐 결합된다. 결과적으로, 플라즈마 연소 검출기(200)는 전압 및 전류 센서들(212, 213)에 의해 검출된 바와 같은, 습식 콘택(6)에 걸친 전압을 입력으로서 취하고, 플라즈마 연소의 시작을 표시하는 임계 조건을 충족한 전압을 표시하는 2진 신호(binary signal)를 출력한다.
플라즈마 연소 메모리(201)는 컴포넌트가 전류를 필요로 할 때까지 특정한 전압을 유지하도록 설정되는 회로 컴포넌트를 포함하거나 이들로 구성된다. 그러한 방식으로, 플라즈마 연소 메모리(201)는 플라즈마 점화 검출기(200)로부터 플라즈마 점화 신호를 수신할 수 있고, 전류가 릴레이(6)에 의해 제공되는 한, 그 신호를 유지할 수 있다. 예에서, 플라즈마 연소 메모리(201)는 사이리스터(thyristor), 반도체 제어기 정류기(semiconductor controller rectifier)(SCR), 또는 임의의 트리거링가능한 래칭 스위치(triggerable latching switch)를 포함하거나 이들로 구성된다.
제어기 회로(18)는 단자(1815)에서, 플라즈마 연소 메모리(201)로부터의 출력을 수신한다. 도시되지 않지만, 제어기 회로(18)는 또한, 전압 및 전류 출력을 포함하는, 도 2에서의 제어기 회로(18)에 대하여 도시된 추가적인 입력들의 일부 또는 전부를 수신하고, 본 명세서에서 개시된 바와 같이, 습식 콘택(6) 및 플라즈마 요법의 건전성에 대한 논리적으로 제어된 출력들을 출력하도록 구성될 수 있다. 그러나, 제어기 회로(18)가 비-프로그래밍가능한 컴포넌트들로서 구현될 경우에, 제어기 회로(18)는 간단하게, 플라즈마 연소 메모리(201)로부터 신호를 수신할 수 있고, 타이머 또는 카운터를 구현할 수 있고, 그 다음으로, 단자(1812)에서의 논리적 신호를 트리거 회로(203)로 출력할 수 있다. 그러나, 제어기 회로(18)는 도 2에 대하여 개시된 제어기 회로(18)의 기능성의 전부에 따라 동작할 수 있다는 것이 강조된다. 제어기 회로는 플라즈마 연소 메모리(201)로부터 플라즈마 점화 신호를 수신하고, 플라즈마 점화 신호의 수신에 기초하여, 타이머를 시작시키고, 타이머가 시간 요건을 충족시킬 시에, 플라즈마 소화 커맨드를 출력하도록 구성된다. 제어기 회로(18)가 마이크로제어기 또는 마이크로프로세서가 아니고, 따라서, 로직, 위에서 설명된 유형의 레지스터들 등으로 구성되지 않을 경우에, 제어기 회로(18)는 미리 결정된 시간, 예컨대, 오(5) 마이크로초에 기초하여 플라즈마 소화 커맨드를 출력하도록 설계될 수 있다.
트리거 회로(203)는 제어기 회로(18)로부터 플라즈마 소화 커맨드를 수신하고, 습식 콘택(6)의 플라즈마 요법을 종료시키기 위한 플라즈마 소화 커맨드에 기초하여 트리거 신호를 출력하도록 구성된다. 플라즈마 소화 회로(206)는 스위칭가능한 콘택 전극들 사이에서 플라즈마를 소화시키기 위하여, 트리거 신호를 수신할 시에 한 쌍의 단자들을 우회하도록 구성된다. 플라즈마 소화 회로(206)는 본 명세서에 참조로 편입되었던 미국 특허 제9,423,442호의 도 6a 내지 도 6f에서 도시된 콘택 우회 회로의 실시예들 중의 임의의 것을 포함하는 임의의 적당한 스위칭가능한 션트(shunt)일 수 있다.
습식 콘택(6)의 플라즈마 요법은 습식 콘택(6)의 개방의 검출과, 습식 콘택(6)의 콘택 전극들 사이에서 생성된 플라즈마가 금속성 플라즈마 위상으로부터 기체 플라즈마 위상으로 전환할 때까지의 시간과의 사이의 타이밍에 기초할 수 있고, 이 시점에서, 플라즈마는 습식 콘택(6)을 세정하는 것을 중단하고 습식 콘택(6)을 열화시키기 시작한다. 제어기 회로(18)가 마이크로제어기 또는 마이크로프로세서인 예에서, 도 2 및 도 3을 참조하면, 습식 콘택(6)이 개방될 때, 플라즈마 점화 검출기(200)에 걸쳐 유도된 전압은 궁극적으로, 플라즈마 연소 메모리(201)로 하여금, 단자(1815)를 통해, 금속성 위상의 시작 및 제어기 회로(18)로의 출력을 플라즈마 연소의 초기의 신호에 등록하게 한다. 제어기 회로(18)는 그 다음으로, 전압 센서(125)로부터 전압 출력을, 그리고 전류 센서(114)로부터 전류 출력을 수신하고, 플라즈마 위상의 개시 시에, 즉, 금속성 플라즈마 위상 동안에 아크 저항을 획득하기 위하여 전압을 전류에 의해 제산(divide)한다.
금속성 플라즈마 위상으로부터 기체 플라즈마 위상으로의 전환은 아크 저항에서의 상당한 증가에 의해 표기된다. 제어기 회로(18)는 아크 저항이 미리 결정된 배수 K만큼 증가하였을 때까지 아크 저항을 계산하는 것을 계속하고, 이 시점에서, 플라즈마는 기체 위상으로 전환하였다. 제어기 회로(18)는 플라즈마 점화 회로(206)를 개방함으로써 플라즈마를 소화시킬 것을 아크 억압기(126) 및 구체적으로 트리거 회로(203)에 명령한다.
미리 결정된 배수 K는 주어진 습식 콘택(6)에 대하여 경험적으로 결정될 수 있다. 따라서, 예를 들어, 상대적으로 작은 습식 콘택(6)은 2의 K 값을 가질 수 있는 반면, 상대적으로 큰 습식 콘택(6)은 최대한으로, 예컨대, 20 이상의 K 값을 가질 수 있다. 제어기 회로(18)는 예컨대, 모드 제어 스위치(17)를 통해, 제어기 회로(18)가 이용되고 있는 습식 콘택(6)의 특성들에 대응하는 K 값으로 프로그래밍될 수 있다.
대안적으로, 제어기 회로(18)는 습식 콘택(6)의 건전성에서의 변경들에 기초하여 K 값을 반복적으로 결정할 수 있다. 예를 들어, K 값은 2에서 시작할 수 있다. 본 명세서에서 개시된 바와 같은 전력 콘택 고착 기간이 점차적으로 더 길어질 경우에, 제어기 회로(18)는 습식 콘택(6)을 더 오래 세정하기 위하여 K 값을 증가시킬 수 있다. 전력 콘택 고착 기간이 감소할 경우에, 전력 콘택 고착 기간이 희망된 양으로 감소하였을 때까지 K 값이 유지될 수 있고, 이 시점에서, 전력 콘택 고착 기간이 안정적으로 머무를 때까지, K 값은 증가되거나 유지될 수 있다. 전력 콘택 고착 기간 성장이 가속될 경우에, 전력 콘택 고착 기간 성장이 감속되고, 그 다음으로, 미리 결정된 희망된 기간으로 감소될 때까지, K 값은 감소될 수 있다. 종합적으로, 제어기 회로(18)는 전력 콘택 고착 기간에서의 변경들을 추적할 수 있고, 금속성 플라즈마 위상이 너무 짧지 않아서, 아크가 기체 플라즈마 위상으로 전환하기에 충분히 오래 연소하지 않을 정도로 아크가 충분히 오래 연소하는 것이 허용될 때까지, K 값을 조절할 수 있다.
제어기 회로(18)가 하드와이어링된 제어기이고 프로그래밍가능한 로직을 포함하지 않는 대안적인 예들에서, 제어기 회로(18)는 타이밍을 예컨대, 마이크로초로 측정된 바와 같은 미리 결정된 기간에 기초하도록 하드와이어링될 수 있다. 예에서, 단자(1815)에서의 플라즈마 연소 메모리(201)로부터의 신호의 수신으로부터 단자(1812)를 통한 트리거 회로로의 신호까지의 기간은 오(5) 마이크로초일 수 있다. 상대적으로 더 큰 습식 콘택들(6)을 위한 제어기 회로(18)의 구성들은 증가된 기간들, 예컨대, 최대한으로 오십(50) 마이크로초를 가질 수 있다.
습식 콘택(6)의 건전성은 전력 콘택 고착 기간에 기초하여 결정될 수 있다. 전력 콘택 고착 기간, 그 성장, 및 일련의 연속적인 관찰 윈도우들 및 그 수학적 분석 내에서의 콘택 사이클들의 수의 함수로서의 그 성장의 변경은 전극 표면 열화/감쇠에 대한 대용물(surrogate)들이고, 전력 콘택 건전성 평가에 대한 기초이다. 위에서 언급된 바와 같이, 전력 콘택 고착 기간은 전력 콘택을 차단하기 위한 코일 활성화 신호와, 실제적인 전력 콘택 분리, 예컨대, 플라즈마 연소 메모리(201)가 플라즈마 점화 신호를 제어기 회로(18)로 출력하는 시간과의 사이의 시간 차이이다. 코일 활성화를 위한 커맨드는 커맨드의 시간을 전력 콘택 고착 기간을 계산하기 위한 제어기 회로(18)에 제공하기 위하여 제어기 회로(18)를 통해 미러링(mirror)될 수 있거나, 또는 그렇지 않을 경우에 작동될 수 있다.
일부 양태들에서, 전력 콘택 고착 기간(CSD)은 콘택 분리의 정밀한 순간을 보고한다. 이것은 콘택이 마이크로 용접부를 차단하고 2 개의 콘택 전극들이 서로로부터 멀어지도록 이동하기 시작하는 바로 그 순간이다. 아크 억압기가 없다면, 콘택이 분리되고 전극들이 서로로부터 멀어지도록 이동하고 있더라도, 2 개의 전극들 사이의 유지된 아크로 인해, 전류는 콘택에 걸쳐 그리고 전력 부하를 통해 여전히 흐르고 있다. 전력 CSD는 유지된 아크가 종단될 때, 전류가 분리된 전력 콘택 전극들 사이에서 흐르는 것을 정지하는 순간을 이용하는 것과 비교하여, 더 높은 예측 정확도를 제공한다.
일부 양태들에서, 콘택이 그 동작 수명을 통해 전력 사이클링을 계속하므로, 시간 경과에 따른 전력 콘택 고착 기간의 분석은 건전성 평가기(1)에 의한 전력 콘택 건전성 평가를 허용한다. 예를 들어, 콘택 사이클들의 수가 증가함에 따라, 전력 콘택 고착 기간들을 증가시키는 것은 전력 콘택 건전성을 열화시키는 표시(예컨대, 표면 전극 열화/감쇠)이다.
어떤 전력 콘택 고착 기간은 릴레이 산업에 의해 오류로서 고려되고, 영구적으로 용접된 콘택은 실패한 전력 콘택이다. 전력 콘택이 노후화될 때, 전력 콘택 고착 기간은 더 길어진다. 스프링 힘이 시간 경과에 따라 더 약해질 때, 그 후 전력 콘택 고착 기간들은 더 길어진다. 전류가 더 높고 마이크로 용접부가 더 강해질 때, 전력 콘택 고착 기간들은 더 길어진다. 일부 양태들에서, 전력 콘택 사이클들의 함수로서의 전력 콘택 고착 기간의 수학적 분석은 전력 콘택 건전성 평가를 허용한다. 수학적 분석은 2 개의 고정된, 비-중첩하는 샘플링 윈도우들 사이의 전력 콘택 고착 기간 증가를 비교한다. 전력 콘택 고착 기간 증가는 또한, 전력 콘택 감쇠의 표시, 및 임박한 전력 콘택 오류 예측에 대한 대용물이다.
일부 양태들에서, (예컨대, 정상적으로 개방된 NO(형태 A) 콘택들에 대한) 콘택 고착화는 코일 동력제거 이벤트가 기간 타이머를 시작시키고 콘택 부하 전류 차단 아크(또는 콘택 분리의 순간)가 타이머를 정지시킬 때에 측정될 수 있다.
콘택터는 릴레이의 특정적, 통상적으로 과중한 듀티, 고전류의 실시예이다. 전력 콘택 전극 표면 부식을 조사하는 동안의 실험적 증거는 콘택 고착 기간이 전력 콘택 건전성에 대한 대용물로서 이용될 수 있다는 것을 보여주었다. 추가의 조사는 전력 콘택 고착 기간이 전력 애플리케이션에서의 콘택 사이클들의 총수로서 점점 더 길어진다는 것을 보여주었다. 콘택 고착 기간은 애스페러티(asperity)들, 크레이터(crater)들, 및 피트(pit)들의 형태인 증가되고 합성된 전력 콘택 전극 표면 부식으로 인해 시간 경과에 따라 최악으로 된다. 이 점에서, 전력 콘택 고착 기간이 증가하지만, 전력 콘택 건전성은 감소한다.
또 추가의 조사는 콘택 고착 기간 및 콘택 건전성 관계는 선형적이지도 않고, 자연적 지수 감쇠 법칙을 따르지도 않지만, A(N) = A(ref) * B^N의 형태인 지수 감쇠 법칙인 것을 보여주었고, 여기서, A(ref)는 릴레이 또는 콘택터의 새로운 조건 전력 콘택으로부터의 제1 기준 고착 기간이고, A(N)는 N 개의 콘택 사이클들 후의 고착 기간이고, B는 고착 기간 성장 인자이고, N은 콘택 사이클들의 수이다.
A(ref) = 40 ms인 양태들에서, 초기 기준 전력 콘택 고착 기간 A(N) = 1000 ms이고, 산업-수용된 최대 전력 콘택 고착 기간 N = 10,000,000 사이클들이다(전형적인 "최대 전력 콘택 전기적 수명 기대"로서 고려될 수 있음). 그러므로, B = 321.87 x 10E-9이다. 이 값은 극단적으로 낮은 고착 기간 성장 레이트이고, 등급화된 전력 부하들에서 동작하는 동안의 실제적인 경험된 최대 전력 콘택 전기적 수명과 일치하지 않을 수 있다. 일부 릴레이 및 콘택터 제조자들은 그 데이터시트들에서 부하-종속적 최대 전기적 콘택 수명 테이블들을 발표한다.
전력 콘택 전기적 수명 기대에 관련되는 불일치들 및 혼동으로 인해, 본 명세서에서 논의된 기법들은, 고착 기간들을 측정할 수 있고, 전력 릴레이들 및 콘택터들에서의 콘택들의 실제적인 건전성 조건들을 정량적으로 계산할 수 있고, 이를 정성적으로 평가할 수 있는 전력 콘택 건전성 평가기를 위하여 이용될 수 있다. 일부 양태들에서, 전력 콘택 건전성 평가들은 2 개 이상의 관찰-윈도우들(windows-of-observation)(WoO) 사이의 전력 콘택 평균 고착 기간들의 비율에 기초할 수 있다.
도 4는 일부 실시예들에 따른, 전력 콘택 건전성 평가를 위한 평균 전력 콘택 고착 기간의 로그 스케일 그래프(400)를 도시한다. 특정 타이밍이 그래프(400)에 대하여 개시되지만, 타이밍들은 오직 예에 대한 것이고, 그 특정 타이밍들은 이용되고 있는 습식 콘택(6)에 대하여 실패한 전력 콘택을 구성하는 것에 대한 표준들에 기초하여 변동될 수 있다는 것이 인식되어야 하고 이해되어야 한다. 따라서, 예를 들어, 습식 콘택(6)이 상대적으로 민감할 경우에, 타이밍은 단축될 수 있고, 습식 콘택(6)이 민감할 필요가 없을 경우에, 타이밍은 연장될 수 있다.
일부 양태들에서, 관찰-윈도우들은 다음과 같이(그리고 도 4에서의 그래프(400)를 참조하여) 확립될 수 있다. 전력 콘택 건전성 평가기를 재설정하거나 고착 기간 레지스터를 제거한 후에, 제1 관찰-윈도우(WoO1)(402)가 셋업(set-up)될 수 있다. 제1 관찰-윈도우는 제1 전력 콘택 고착 기간 측정과 함께 시작되고, 예를 들어, 100 번째 고착 기간 측정(예컨대, N1 = 100 콘택 사이클들) 후에 종료된다. WoO1(402)에 대한 전력 콘택 평균 고착 기간은 31.25 ms이다.
추후의 관찰-윈도우들은 제1 윈도우 및 제1 윈도우의 평균 고착 기간에 기초하여 구성될 수 있다. 제2 관찰-윈도우(WoO2)(404)는 101 번째 측정과 함께 시작된다. WoO2(404)는 전력 콘택 평균 고착 기간이 예컨대, 제1 관찰-윈도우 평균 고착 기간의 값의 2 배(또는 또 다른 배수)일 때에 종료되도록 구성될 수 있다. WoO2(404)는 그 윈도우에 대한 평균 고착 기간이 (콘택 사이클 N2 - N2는 N1과는 상이할 수 있음 - 에서) 2 x 31.25 ms = 62.5 ms에 도달할 때에 종료된다.
제3 관찰-윈도우(WoO3)(406)는 WoO2(404) 후에, 예컨대, N2 콘택 사이클들 후에 시작된다. WoO3(406)은 전력 콘택 평균 고착 기간이 예컨대, WoO2(404) 평균 고착 기간의 값의 2 배(또는 또 다른 배수)일 때에 종료된다. WoO3(406)은 그 윈도우에 대한 평균 고착 기간이 2 x 62.5 ms = 125 ms에 도달할 때에 종료된다.
제4 관찰-윈도우(WoO4)(408)는 WoO3(406) 후에, 예컨대, N3 콘택 사이클들 후에 시작된다. WoO4(408)는 전력 콘택 평균 고착 기간이 예컨대, WoO4(406) 평균 고착 기간의 값의 2 배(또는 또 다른 배수)일 때에 종료된다. WoO4(408)는 그 윈도우에 대한 평균 고착 기간이 2 x 125 ms = 250 ms에 도달할 때에 종료된다.
제5 관찰-윈도우(WoO5)(410)는 WoO4(408) 후에, 예컨대, N4 콘택 사이클들 후에 시작된다. WoO5(410)는 전력 콘택 평균 고착 기간이 예컨대, WoO4(408) 평균 고착 기간의 값의 2 배(또는 또 다른 배수)일 때에 종료된다. WoO5(410)는 그 윈도우에 대한 평균 고착 기간이 2 x 250 ms = 500 ms에 도달할 때에 종료된다.
제6 관찰-윈도우(WoO6)(412)는 WoO5(412) 후에, 예컨대, N5 콘택 사이클들 후에 시작된다. WoO6(412)는 전력 콘택 평균 고착 기간이 예컨대, WoO5(410) 평균 고착 기간의 값의 2 배(또는 또 다른 배수)일 때에 종료된다. WoO6(412)는 그 윈도우에 대한 평균 고착 기간이 2 x 500 ms = 1000 ms에 도달할 때에 종료된다.
일부 양태들에서, 최후 관찰-윈도우(또는 관찰 윈도우)는 그 윈도우에 대한 평균 고착 기간이 미리-정의된 고착 기간 임계 값(예컨대, 콘택이 실패한 것을 표시하는 산업 제한으로 고려되는 1000 ms)과 동일하도록 구성된다. 획득된/구성된 관찰 윈도우들의 각각은 전극들에 대한 콘택 고착 기간이 대응하는 윈도우 내에 속할 때에 콘택 전극들의 건전성을 표시하는 대응하는 건전성 평가 특성과 연관될 수 있다. 예를 들어, 콘택 고착 기간이 임의의 주어진 순간에 100 ms로서 측정될 경우에, "평균"의 건전성 평가는 100 ms가 관찰 윈도우(WoO3) 내에 속할 때에 출력될 수 있다. 일부 양태들에서, 백분율 표시들은 건전성 평가 또는 막대 표시기가 구성된 관찰 윈도우들의 각각에 대한 전력 콘택 건전성 평가를 제공하기 위하여 이용될 수 있다.
일부 양태들에서, 전력 콘택 고착 기간(PCSD)은 다음과 같이 각각 및 모든 콘택 차단 순간에 대하여 측정될 수 있다: 콘택 개방 시간 마이너스(minus) 코일 동력제거 시간. 일부 양태들에서, 콘택 개방 시간은 부하 전류 턴오프(turn-off) 시간과 동일하지 않을 수 있다. 부하 전류는 아크가 소화된 후에 턴오프된다. 아크 연소 기간들은 최대한으로 약 1/2 전력 사이클일 수 있다. 또한, 아크는 재점화할 수 있고, 다음의 전력 절반 사이클에서 연소를 유지할 수 있다. 콘택 개방 시간은 전력 콘택 차단 아크가 점화하는 시간이다.
일부 양태들에서, 전력 콘택 피크 고착 기간(PCPSD)은 전력 콘택 건전성 평가를 위하여 측정될 수 있고 이용될 수 있다. PCPSD는 특정 시간 관찰-윈도우 내의 최대 전력 콘택 고착 기간(PCSDmax)으로서 측정될 수 있고 레코딩될 수 있다(또는 PCPSD = PCSDmax).
일부 양태들에서, 전력 콘택 평균 고착 기간(PCASD)은 전력 콘택 건전성 평가를 위하여 측정될 수 있고 이용될 수 있다. PCASD는 하나 이상의 특정 관찰-윈도우에 대하여 계산될 수 있다. PCASD는 특정 관찰-윈도우 내의 콘택 사이클들의 수에 의해 제산된(divided) 시간의 정의된 윈도우 내의 모든 고착 기간들의 합과 동일할 수 있다.
일부 양태들에서, 전력 콘택 고착 기간 크레스트 인자(PCSDCF)는 전력 콘택 건전성 평가를 위하여 측정될 수 있고 이용될 수 있다. PCSDCF는 하나 이상의 특정 시간 관찰 윈도우들에 대하여 계산될 수 있다. PCSTCF는 특정 관찰-윈도우 내의 평균 고착 기간에 의해 제산된 피크 고착 기간과 동일할 수 있다.
일부 양태들에서, 전력 콘택 건전성 평가는 0 내지 1000 ms 사이의 전력 콘택 피크 고착 기간들을 포함하는 절대적으로 정량적인 전력 콘택 건전성 조건들과 같은, 절대적 값들 또는 상대적 값들로 정량적으로 디스플레이될 수 있고 보고될 수 있다.
일부 양태들에서, 전력 콘택 고착 기간 크레스트 인자들은 도 3에서의 관찰 윈도우들에 대하여 다음과 같이 계산될 수 있고, 전력 콘택 건전성 평가를 위하여 이용될 수 있다: 각각 0 내지 31.25 ms 평균 고착 시간 관찰-윈도우에 대한 128 내지 32 사이의 PCSDCF("mint/새로운 조건 오류"); 각각 31.25 내지 62.5 ms 평균 고착 시간 관찰-윈도우에 대한 32 내지 16 사이의 PCSDCF("양호한 조건 오류"); 각각 62.5 내지 125 ms 평균 고착 시간 관찰-윈도우에 대한 16 내지 8 사이의 PCSDCF("평균 조건 오류"); 각각 125 내지 250 ms 평균 고착 시간 관찰-윈도우에 대한 8 내지 4 사이의 PCSDCF("열악한 조건 오류"); 각각 250 내지 500 ms 평균 고착 시간 관찰-윈도우에 대한 4 내지 2 사이의 PCSDCF("대체 조건 오류"); 및 각각 500 내지 1000 ms 평균 고착 시간 관찰-윈도우에 대한 2 내지 1 사이의 PCSDCF("실패한 조건 오류").
일부 양태들에서, 다음의 정량적 전력 콘택 건전성 평가가 제공될 수 있다: 100 %로부터 97 %까지의 전력 콘택 건전성 조건(새로운); 97 %로부터 94 %까지의 전력 콘택 건전성 조건(새로운); 94 %로부터 87.5 %까지의 전력 콘택 건전성 조건(평균); 87.5 %로부터 75 %까지의 전력 콘택 건전성 조건(열악한); 75 %로부터 50 %까지의 전력 콘택 건전성 조건(대체); 및 50 %로부터 0 %까지의 전력 콘택 건전성 조건(실패한).
일부 양태들에서, 전력 콘택 건전성 평가는 다음과 같이 정성적으로 디스플레이될 수 있고 보고될 수 있다: 0으로부터 31.25 ms까지의 전력 콘택 평균 고착 기간들(PCASD)에 대하여 "새로운"; 31.25로부터 62.5 ms까지의 전력 콘택 평균 고착 기간들(PCASD)에 대하여 "양호한"; 62.5로부터 125 ms까지의 전력 콘택 평균 고착 기간들(PCASD)에 대하여 "평균"; 125로부터 250 ms까지의 전력 콘택 평균 고착 기간들(PCASD)에 대하여 "열악한"; 250으로부터 500 ms까지의 전력 콘택 평균 고착 기간들(PCASD)에 대하여 "대체"; 및 500으로부터 1000 ms까지의 전력 콘택 평균 고착 기간들(PCASD)에 대하여 "실패한".
일부 양태들에서, 전력 콘택 건전성 평가기(1) 레지스터들은 제어기 회로(18)에 대해 내부적으로 또는 외부적으로 위치될 수 있다. 예를 들어, 코드 제어 칩(120)은 이하에서 설명되는 전력 콘택 건전성 평가기(1) 레지스터들을 저장하도록 구성될 수 있다.
일부 양태들에서, 어드레스 및 데이터는 UART, SPI, 또는 임의의 다른 프로세서 통신 방법의 어느 하나를 이용하여 통신 인터페이스를 통해 레지스터들로 기입될 수 있거나 레지스터들로부터 다시 판독될 수 있다.
일부 양태들에서, 레지스터들은 다음의 동작들을 위한 데이터를 포함할 수 있다: 계산하는 것은 수학적 동작들을 수행하는 것을 수반하도록 이해될 수 있고; 제어하는 것은 희망된 출력 데이터를 생성하기 위하여 프로세싱 입력 데이터를 수반하도록 이해될 수 있고; 검출하는 것은 정상-상태에서의 변경을 주목하거나 또는 그렇지 않을 경우에 검출하는 것을 수반하도록 이해될 수 있고; 표시하는 것은 통지들을 사용자들에게 발행하는 것을 수반하도록 이해될 수 있고; 로그하는 것은 날짜들, 시간들, 및 이벤트들을 연관시키는 것을 수반하도록 이해될 수 있고; 측정하는 것은 물리적 파라미터들에 대한 데이터 값들을 취득하는 것을 수반하도록 이해될 수 있고; 모니터링하는 것은 변경들에 대한 정상 상태들을 관찰하는 것을 수반하도록 이해될 수 있고; 프로세싱하는 것은 하나 이상의 이벤트들에 대한 제어기 또는 프로세서-태스크들을 수행하는 것을 수반하도록 이해될 수 있고; 레코딩하는 것은 관심 있는 이벤트들을 맵핑된 레지스터들로 기입하고 저장하는 것을 수반하도록 이해될 수 있다.
일부 양태들에서, 전력 콘택 건전성 평가기(1) 레지스터들은 데이터 어레이들, 데이터 비트들, 데이터 바이트들, 데이터 행렬들, 데이터 포인터들, 데이터 범위들, 및 데이터 값들을 포함할 수 있다.
일부 양태들에서, 전력 콘택 건전성 평가기(1) 레지스터들은 제어 데이터, 디폴트 데이터, 기능적 데이터, 이력적 데이터, 동작적 데이터, 및 통계적 데이터를 저장할 수 있다. 일부 양태들에서, 전력 콘택 건전성 평가기(1) 레지스터들은 인증 정보, 암호화 정보, 프로세싱 정보, 생산 정보, 보안 정보, 및 검증 정보를 포함할 수 있다. 일부 양태들에서, 전력 콘택 건전성 평가기(1) 레지스터들은 외부 제어, 외부 데이터 프로세싱, 공장 이용, 미래의 이용, 내부 제어, 내부 데이터 프로세싱, 및 사용자 태스크들과 관련하여 이용될 수 있다.
일부 양태들에서, 특정 레지스터 바이트, 바이트들, 또는 비트들을 판독하는 것은 값을 제로(0)로 재설정할 수 있다.
본 명세서에서 개시된 기법들은 전력 콘택의 콘택 전극들의 조건(또는 건전성)의 표시를 제공하기 위한 전력 콘택 건전성 평가기(예컨대, 도 1 내지 도 3의 전력 콘택 건전성 평가기(1))의 설계 및 구성에 관련된다. 건전성 평가 결정은 콘택 고착 기간 또는 콘택 고착 기간에 기초하여 유도된 다른 특성들에 기초하여 수행될 수 있다. 더 구체적으로, 상이한 관찰 윈도우들(WoO)은 각각의 윈도우가 특정 콘택 건전성 조건(예컨대, 새로운, 양호한, 평균, 열악한, 대체, 실패한)과 연관될 경우에 구성될 수 있다. WoO를 구성하기 위하여, 제1 관찰 윈도우는 윈도우 내의 전력 콘택의 콘택 사이클들의 미리 정의된 수에 대한 콘택 고착 기간을 측정함으로써 구성된다. 평균 고착 기간은 측정된 고착 기간들 및 윈도우 내의 사이클들의 수에 기초하여 결정된다. 각각의 추후의 윈도우에 대한 평균 고착 기간은 이전의 윈도우의 콘택 고착 기간을 이용하여 유도된다. 예를 들어, 제2 윈도우의 평균 고착 기간은 제1 관찰 윈도우의 평균 고착 기간의 2 배이다. 제3 관찰 윈도우의 평균 고착 기간은 제2 관찰 윈도우의 평균 고착 기간의 2 배이고, 이하 등등과 같다. 최후 관찰 윈도우는 평균 고착 기간이 최대(사전-구성된) 임계 값에 도달할 때(예컨대, 평균 고착 기간이 실패한 콘택에 대한 산업 표준인 1000 ms에 도달할 때)에 결정된다. 대응하는 평균 고착 기간들을 갖는 관찰 윈도우들이 구성된 후에, 각각의 윈도우는 건전성 평가 특성과 연관될 수 있다(예컨대, 도 4에서 예시된 바와 같이, 6 개의 관찰 윈도우들은 총 6 개의 가능한 건전성 평가 특성들에 대하여 구성될 수 있음). 전력 콘택의 동작 동안에, 콘택 고착 기간들은 측정된 고착 기간이 어느 윈도우에 맞는지를 결정하기 위하여, 그 다음으로, 측정된 콘택 고착 기간과 연관된 콘택의 전류 상태의 대응하는 건전성 평가 특성을 결정하기 위하여, 구성된 관찰 윈도우들에 대하여 주기적으로 측정될 수 있고 참조될 수 있다.
추가적인 예들
다양한 실시예들의 설명은 단지 예시적이고, 따라서, 본 명세서에서의 예들 및 상세한 설명의 요점으로부터 이탈하지 않는 변형들은 본 개시내용의 범위 내에 있도록 의도된다. 이러한 변형들은 본 개시내용의 사상 및 범위로부터의 이탈로서 간주되지 않아야 한다.
예 1에서, 전기적 회로는 전력 콘택의 스위칭가능한 콘택 전극들의 세트에 접속되도록 적응된 한 쌍의 단자들, 한 쌍의 단자들에 동작적으로 결합된 플라즈마 점화 검출기 - 플라즈마 점화 검출기는 스위칭가능한 콘택 전극들 사이의 플라즈마의 형성을 표시하는 스위칭가능한 콘택 전극들 상에서의 전기적 파라미터를 검출하고, 검출된 바와 같은 전기적 파라미터에 기초하여 플라즈마 점화 신호를 출력하도록 구성됨 -, 플라즈마 점화 신호를 수신하고 저장하도록 구성된 플라즈마 연소 메모리, 플라즈마 연소 메모리에 동작적으로 결합되고, 플라즈마 연소 메모리로부터 플라즈마 점화 신호를 수신하고, 플라즈마 점화 신호의 수신에 기초하여 타이머를 시작시키고, 타이머가 시간 요건을 충족시킬 시에, 플라즈마 소화 커맨드를 출력하도록 구성된 플라즈마 연소 메모리, 제어기 회로에 동작적으로 결합되고, 플라즈마 소화 커맨드를 수신하고 플라즈마 소화 커맨드에 기초하여 트리거 신호를 출력하도록 구성된 트리거 회로, 및 스위칭가능한 콘택 전극들 사이의 플라즈마를 소화시키기 위하여 트리거 신호의 수신 시에, 한 쌍의 단자들을 우회하도록 구성된 플라즈마 소화 회로를 포함한다.
예 2에서, 예 1의 전기적 회로는 임의적으로, 시간 요건이 플라즈마가 금속성 플라즈마로부터 기체 플라즈마로 전환하기 위한 시간에 기초한다는 것을 더 포함한다.
예 3에서, 예들 1 및 2 중의 임의의 하나 이상의 예의 전기적 회로는 임의적으로, 시간 요건이 한 쌍의 단자들 상에서의 아크 저항에 적어도 부분적으로 기초한다는 것을 더 포함한다.
예 4에서, 예들 1 내지 3 중의 임의의 하나 이상의 예의 전기적 회로는 임의적으로, 한 쌍의 단자들 및 제어기 회로에 각각 동작적으로 결합된 전압 센서 및 전류 센서를 더 포함하고, 여기서, 제어기 회로는 한 쌍의 단자들에 걸쳐 전압 센서에 의해 검출된 바와 같은 전압을 한 쌍의 단자들에 걸쳐 전류 센서에 의해 검출된 전류에 의해 제산함으로써 아크 저항을 결정하도록 추가로 구성된다.
예 5에서, 예들 1 내지 4 중의 임의의 하나 이상의 예의 전기적 회로는 임의적으로, 시간 요건이 제어기 회로가 플라즈마 점화 신호를 수신한 후에 미리 결정된 배수 K에 의한 아크 저항 증가에 적어도 부분적으로 기초한다는 것을 더 포함한다.
예 6에서, 예들 1 내지 5 중의 임의의 하나 이상의 예의 전기적 회로는 임의적으로, 미리 결정된 배수 K가 스위칭가능한 콘택 전극들의 물리적 특성에 기초한다는 것을 더 포함한다.
예 7에서, 예들 1 내지 6 중의 임의의 하나 이상의 예의 전기적 회로는 임의적으로, 미리 결정된 배수 K가 2로부터 20까지인 것을 더 포함한다.
예 8에서, 예들 1 내지 7 중의 임의의 하나 이상의 예의 전기적 회로는 임의적으로, 제어기 회로가 스위칭가능한 콘택 전극들의 콘택 고착 기간에서의 변경을 결정하고 고착 기간에 기초하여 미리 결정된 배수 K를 조절하도록 추가로 구성된다는 것을 더 포함한다.
예 9에서, 예들 1 내지 8 중의 임의의 하나 이상의 예의 전기적 회로는 임의적으로, 제어기 회로가 고착 기간에서의 증가에 응답하여 미리 결정된 배수 K를 증가시키도록 추가로 구성된다는 것을 더 포함한다.
예 10에서, 예들 1 내지 9 중의 임의의 하나 이상의 예의 전기적 회로는 임의적으로, 시간 요건이 오(5) 마이크로초인 것을 더 포함한다.
예 11에서, 전력 콘택의 스위칭가능한 콘택 전극들을 세정하는 방법은, 한 쌍의 단자들을 전력 콘택의 스위칭가능한 콘택 전극들의 세트에 결합하는 단계, 한 쌍의 단자들에 걸쳐 아크 억압기를 동작적으로 결합하는 단계 - 아크 억압기는 한 쌍의 단자들에 동작적으로 결합된 플라즈마 점화 검출기 - 플라즈마 점화 검출기는 스위칭가능한 콘택 전극들 사이의 플라즈마의 형성을 표시하는 스위칭가능한 콘택 전극들 상에서의 전기적 파라미터를 검출하고 검출된 바와 같은 전기적 파라미터에 기초하여 플라즈마 점화 신호를 출력하도록 구성됨 -, 플라즈마 점화 신호를 수신하고 저장하도록 구성된 플라즈마 연소 메모리, 플라즈마 소화 커맨드를 수신하고 플라즈마 소화 커맨드에 기초하여 트리거 신호를 출력하도록 구성된 트리거 회로, 및 스위칭가능한 콘택 전극들 사이의 플라즈마를 소화시키기 위하여 트리거 신호를 수신할 시에 한 쌍의 단자들을 우회하도록 구성된 플라즈마 소화 회로를 포함함 -, 및 제어기 회로를 플라즈마 연소 메모리 및 트리거 회로에 결합하는 단계 - 제어기 회로는 플라즈마 연소 메모리로부터 플라즈마 점화 신호를 수신하고, 플라즈마 점화 신호의 수신에 기초하여, 타이머를 시작시키고, 타이머가 시간 요건을 충족시킬 시에, 플라즈마 소화 커맨드를 출력하도록 구성됨 - 를 포함한다.
예 12에서, 예 11의 방법은 임의적으로, 시간 요건이 플라즈마가 금속성 플라즈마로부터 기체 플라즈마로 전환하기 위한 시간에 기초한다는 것을 더 포함한다.
예 13에서, 예들 11 및 12 중의 임의의 하나 이상의 예의 방법은 임의적으로, 시간 요건이 한 쌍의 단자들 상에서의 아크 저항에 적어도 부분적으로 기초한다는 것을 더 포함한다.
예 14에서, 예들 11 내지 13 중의 임의의 하나 이상의 예의 방법은 임의적으로, 전압 센서 및 전류 센서의 각각을 한 쌍의 단자들 및 제어기 회로에 결합하는 단계를 더 포함하고, 여기서, 제어기 회로는 한 쌍의 단자들에 걸쳐 전압 센서에 의해 검출된 바와 같은 전압을 한 쌍의 단자들에 걸쳐 전류 센서에 의해 검출된 전류에 의해 제산함으로써 아크 저항을 결정하도록 추가로 구성된다.
예 15에서, 예들 11 내지 14 중의 임의의 하나 이상의 예의 방법은 임의적으로, 시간 요건이 제어기 회로가 플라즈마 점화 신호를 수신한 후에 미리 결정된 배수 K에 의한 아크 저항 증가에 적어도 부분적으로 기초한다는 것을 더 포함한다.
예 16에서, 예들 11 내지 15 중의 임의의 하나 이상의 예의 방법은 임의적으로, 미리 결정된 배수 K가 스위칭가능한 콘택 전극들의 물리적 특성에 기초한다는 것을 더 포함한다.
예 17에서, 예들 11 내지 16 중의 임의의 하나 이상의 예의 방법은 임의적으로, 미리 결정된 배수 K가 2로부터 20까지인 것을 더 포함한다.
예 18에서, 예들 11 내지 17 중의 임의의 하나 이상의 예의 방법은 임의적으로, 제어기 회로가 스위칭가능한 콘택 전극들의 콘택 고착 기간에서의 변경을 결정하고 고착 기간에 기초하여 미리 결정된 배수 K를 조절하도록 추가로 구성된다는 것을 더 포함한다.
예 19에서, 예들 11 내지 18 중의 임의의 하나 이상의 예의 방법은 임의적으로, 제어기 회로가 고착 기간에서의 증가에 응답하여 미리 결정된 배수 K를 증가시키도록 추가로 구성된다는 것을 더 포함한다.
예 20에서, 예들 11 내지 19 중의 임의의 하나 이상의 예의 방법은 임의적으로, 시간 요건이 오(5) 마이크로초인 것을 더 포함한다.
예 21에서, 방법은 예들 1 내지 10 중의 임의의 하나 이상의 예의 전기적 회로를 이용하는 단계를 포함한다.
예 22에서, 비-일시적 컴퓨터 판독가능 매체는 명령들을 포함하고, 명령들은, 제어기 회로에 의해 구현될 때, 제어기 회로로 하여금, 예들 1 내지 21 중의 임의의 어느 하나 이상의 예의 동작들을 수행하게 한다.
상기 상세한 설명은 상세한 설명의 일부를 형성하는 동반 도면들에 대한 참조들을 포함한다. 도면들은 예시로서, 특정 실시예들을 도시한다. 이 실시예들은 "예들"로서 본 명세서에서 또한 지칭된다. 이러한 예들은 도시되고 설명된 것들에 추가적으로, 엘리먼트들을 포함할 수 있다. 그러나, 본 발명자는 또한, 도시되고 설명된 그 엘리먼트들만이 제공되는 예들을 고려한다.
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추가적으로, 개별적 또는 별도인 것으로서 다양한 실시예들에서 설명되고 예시된 기법들, 시스템들, 서브시스템들, 및 방법들은 본 개시내용의 범위로부터 이탈하지 않으면서, 다른 시스템들, 모듈들, 기법들, 또는 방법들과 조합될 수 있거나 통합될 수 있다. 서로 결합되거나 서로 직접적으로 결합되거나 서로 통신하는 것으로서 도시되거나 논의된 다른 항목들은, 전기적인 것이든지, 기계적인 것이든지, 또는 그 외의 것이든지, 일부 인터페이스, 디바이스, 또는 중간 컴포넌트를 통해 간접적으로 결합될 수 있거나 통신하고 있을 수 있다. 변경들, 치환들, 및 개조들의 다른 예들은 본 기술분야에서의 통상의 기술자에 의해 확인가능하고, 본 명세서에서 개시된 범위로부터 이탈하지 않으면서 행해질 수 있다.
상기 설명은 한정적이 아닌 것으로 의도된다. 예를 들어, 상기 설명된 예들(또는 그 하나 이상의 양태들)은 서로 조합하여 이용될 수도 있다. 다른 실시예들은 예컨대, 상기 설명을 검토할 시에 본 기술 분야의 통상의 기술자에 의해 이용될 수도 있다. 요약은 독자가 기술적 개시내용의 본질을 신속하게 알아내는 것을 허용하기 위하여, 37 C.F.R. §1.72(b)를 따르도록 제공된다. 요약은 청구항들의 범위 또는 의미를 해독하거나 제한하기 위하여 이용되지 않을 것이라는 이해 하에서 제출된다. 추가적으로, 상기 상세한 설명에서는, 다양한 특징들이 개시내용을 간소화하기 위하여 함께 그룹화될 수 있다. 이것은 비청구된 개시된 특징이 임의의 청구항에 필수적이라는 의도로서 해독되지 않아야 한다. 오히려, 발명의 요지는 특정한 개시된 실시예의 전부보다 더 적은 특징들에 있을 수 있다. 따라서, 다음의 청구항들은 이로써 상세한 설명 내로 편입되고, 각각의 청구항은 별도의 실시예로서 자립하고 있다.
Claims (20)
- 전기적 회로로서,
전력 콘택의 스위칭가능한 콘택 전극들의 세트에 접속되도록 적응된 한 쌍의 단자들;
상기 한 쌍의 단자들에 동작적으로 결합된 플라즈마 점화 검출기 - 상기 플라즈마 점화 검출기는 상기 스위칭가능한 콘택 전극들 사이의 플라즈마의 형성을 표시하는 상기 스위칭가능한 콘택 전극들 상에서의 전기적 파라미터를 검출하고, 검출된 바와 같은 상기 전기적 파라미터에 기초하여 플라즈마 점화 신호를 출력하도록 구성됨 -;
상기 플라즈마 점화 신호를 수신하고 저장하도록 구성된 플라즈마 연소 메모리;
상기 플라즈마 연소 메모리에 동작적으로 결합된 제어기 회로 - 상기 제어기 회로는:
상기 플라즈마 연소 메모리로부터 상기 플라즈마 점화 신호를 수신하고;
상기 플라즈마 점화 신호의 수신에 기초하여, 타이머를 시작시키고;
상기 타이머가 시간 요건을 충족시킬 시에, 플라즈마 소화 커맨드를 출력하도록 구성됨 -;
상기 제어기 회로에 동작적으로 결합되고, 상기 플라즈마 소화 커맨드를 수신하고 상기 플라즈마 소화 커맨드에 기초하여 트리거 신호를 출력하도록 구성된 트리거 회로; 및
상기 스위칭가능한 콘택 전극들 사이의 상기 플라즈마를 소화시키기 위하여 상기 트리거 신호의 수신 시에, 상기 한 쌍의 단자들을 우회하도록 구성된 플라즈마 소화 회로
를 포함하는, 전기적 회로. - 제1항에 있어서, 상기 시간 요건은 상기 플라즈마가 금속성 플라즈마로부터 기체 플라즈마로 전환하기 위한 시간에 기초하는, 전기적 회로.
- 제2항에 있어서, 상기 시간 요건은 상기 한 쌍의 단자들 상에서의 아크 저항에 적어도 부분적으로 기초하는, 전기적 회로.
- 제3항에 있어서, 상기 한 쌍의 단자들 및 상기 제어기 회로에 각각 동작적으로 결합된 전압 센서 및 전류 센서를 더 포함하고, 상기 제어기 회로는 상기 한 쌍의 단자들에 걸쳐 전압 센서에 의해 검출된 바와 같은 전압을 상기 한 쌍의 단자들에 걸쳐 상기 전류 센서에 의해 검출된 전류에 의해 제산(divide)함으로써 상기 아크 저항을 결정하도록 추가로 구성되는, 전기적 회로.
- 제4항에 있어서, 상기 시간 요건은 상기 제어기 회로가 상기 플라즈마 점화 신호를 수신한 후에 미리 결정된 배수 K에 의한 상기 아크 저항 증가에 적어도 부분적으로 기초하는, 전기적 회로.
- 제5항에 있어서, 상기 미리 결정된 배수 K는 상기 스위칭가능한 콘택 전극들의 물리적 특성에 기초하는, 전기적 회로.
- 제6항에 있어서, 상기 미리 결정된 배수 K는 2로부터 20까지인, 전기적 회로.
- 제7항에 있어서, 상기 제어기 회로는 상기 스위칭가능한 콘택 전극들의 콘택 고착 기간에서의 변경을 결정하고, 상기 고착 기간에 기초하여 상기 미리 결정된 배수 K를 조절하도록 추가로 구성되는, 전기적 회로.
- 제8항에 있어서, 상기 제어기 회로는 상기 고착 기간에서의 증가에 응답하여 상기 미리 결정된 배수 K를 증가시키도록 추가로 구성되는, 전기적 회로.
- 제1항에 있어서, 상기 시간 요건은 오(5) 마이크로초(microsecond)인, 전기적 회로.
- 전력 콘택의 스위칭가능한 콘택 전극들을 세정하는 방법으로서,
한 쌍의 단자들을 전력 콘택의 스위칭가능한 콘택 전극들의 세트에 결합하는 단계;
상기 한 쌍의 단자들에 걸쳐 아크 억압기를 동작적으로 결합하는 단계 - 상기 아크 억압기는:
상기 한 쌍의 단자들에 동작적으로 결합된 플라즈마 점화 검출기 - 상기 플라즈마 점화 검출기는 상기 스위칭가능한 콘택 전극들 사이의 플라즈마의 형성을 표시하는 상기 스위칭가능한 콘택 전극들 상에서의 전기적 파라미터를 검출하고, 검출된 바와 같은 상기 전기적 파라미터에 기초하여 플라즈마 점화 신호를 출력하도록 구성됨 -;
상기 플라즈마 점화 신호를 수신하고 저장하도록 구성된 플라즈마 연소 메모리;
플라즈마 소화 커맨드를 수신하고 상기 플라즈마 소화 커맨드에 기초하여 트리거 신호를 출력하도록 구성된 트리거 회로; 및
상기 스위칭가능한 콘택 전극들 사이의 상기 플라즈마를 소화시키기 위하여 상기 트리거 신호의 수신 시에, 상기 한 쌍의 단자들을 우회하도록 구성된 플라즈마 소화 회로를 포함함 -; 및
제어기 회로를 상기 플라즈마 연소 메모리 및 상기 트리거 회로에 결합하는 단계 - 상기 제어기 회로는:
상기 플라즈마 연소 메모리로부터 상기 플라즈마 점화 신호를 수신하고;
상기 플라즈마 점화 신호의 수신에 기초하여, 타이머를 시작시키고;
상기 타이머가 시간 요건을 충족시킬 시에, 상기 플라즈마 소화 커맨드를 출력하도록 구성됨 -
를 포함하는, 방법. - 제11항에 있어서, 상기 시간 요건은 상기 플라즈마가 금속성 플라즈마로부터 기체 플라즈마로 전환하기 위한 시간에 기초하는, 방법.
- 제12항에 있어서, 상기 시간 요건은 상기 한 쌍의 단자들 상에서의 아크 저항에 적어도 부분적으로 기초하는, 방법.
- 제13항에 있어서, 상기 한 쌍의 단자들 및 상기 제어기 회로에 각각 동작적으로 결합된 전압 센서 및 전류 센서를 결합하는 단계를 더 포함하고, 상기 제어기 회로는 상기 한 쌍의 단자들에 걸쳐 전압 센서에 의해 검출된 바와 같은 전압을 상기 한 쌍의 단자들에 걸쳐 상기 전류 센서에 의해 검출된 전류에 의해 제산함으로써 상기 아크 저항을 결정하도록 추가로 구성되는, 방법.
- 제14항에 있어서, 상기 시간 요건은 상기 제어기 회로가 상기 플라즈마 점화 신호를 수신한 후에 미리 결정된 배수 K에 의한 상기 아크 저항 증가에 적어도 부분적으로 기초하는, 방법.
- 제15항에 있어서, 상기 미리 결정된 배수 K는 상기 스위칭가능한 콘택 전극들의 물리적 특성에 기초하는, 방법.
- 제16항에 있어서, 상기 미리 결정된 배수 K는 2로부터 20까지인, 방법.
- 제17항에 있어서, 상기 제어기 회로는 상기 스위칭가능한 콘택 전극들의 콘택 고착 기간에서의 변경을 결정하고, 상기 고착 기간에 기초하여 상기 미리 결정된 배수 K를 조절하도록 추가로 구성되는, 방법.
- 제18항에 있어서, 상기 제어기 회로는 상기 고착 기간에서의 증가에 응답하여 상기 미리 결정된 배수 K를 증가시키도록 추가로 구성되는, 방법.
- 제11항에 있어서, 상기 시간 요건은 오(5) 마이크로초인, 방법.
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