Modular communication plug-in module for electronic trip unit

本発明は、電子トリップユニットを備える回路遮断デバイスに関し、特に、電子トリップユニットの機能的な動作を拡張するように構成されたプラグイン・モジュールに関する。

回路ブレーカ内に実装された電子トリップユニットは、複数の機能的動作を実行するために使用されてきた。 多くの電子トリップユニットは、体系的な情報のモニタおよび収集に関する命令動作を実行するためのマイクロプロセッサを使用しており、このような情報には、回路ブレーカに影響を及ぼすことがある環境および性能基準に関する情報が含まれる。 現場で動作する回路ブレーカの動作性能は時間の経過とともに変化するので、マイクロプロセッサ内で目下設定されている動作機能を診断または更新するために必要な情報またはソフトウエアは変化することがある。

米国特許第４，８７０，５３１号公報

欧州特許第１２９４０６８Ａ２号公報

したがって、回路ブレーカの電子トリップユニット内のソフトウエアおよび性能基準情報を更新するために解決策が必要とされる。

本発明の例示的実施形態は、電子トリップユニット用の通信モジュール・プラグインデバイスを備えている。 このデバイスは、電子トリップユニットに解除可能に接続するように構造的に構成されたハウジングを備え、ハウジングは通信プラグインデバイスと電子トリップユニットとの間の電子通信をさらに簡便化する。 このデバイスはさらに、ハウジング内に位置する通信コントローラと、ハウジング内に位置し、通信コントローラと通信する送受信機と、ハウジング内に位置し、通信コントローラおよび送受信機と通信する記憶保存デバイスとを備えている。

本発明のさらなる例示的実施形態は、電子トリップユニットと通信デバイスとの間の通信システムを備えている。 このシステムは、モジュラ・プラグインデバイスに解除可能に接続するように構造的に構成されたハウジングを備える電子トリップユニットと、ハウジング内に位置するマイクロコントローラとを備えている。 このシステムはさらに、電子トリップユニットと電気的に通信する通信モジュール・プラグインデバイスを備えている。 通信プラグインデバイスは、電子トリップユニットに解除可能に接続するように構造的に構成され、通信プラグインデバイスと電子トリップユニットとの間の電子通信をさらに簡便化するハウジングと、ハウジング内に位置する通信コントローラと、ハウジング内に位置し、通信コントローラと通信する送受信機と、ハウジング内に位置し、通信コントローラおよび送受信機と通信する記憶保存デバイスとを備えている。

本発明のさらに別の例示的実施形態は、産業で実践されている従来の有線および無線通信機構を組み込むことを含んでいる。 本発明の例示的なプラグイン通信デバイスは、一度に１つだけ電子トリップユニットに解除可能に接続される必要があるプラグイン通信デバイスの配列を簡便化するために必要な全ての機能、すなわち本発明の一部として言及される電子、電気および機械的機能を備えている。

その他の特徴および利点は、本発明の教示によって実現される。 本発明のその他の実施形態および態様は本明細書に記載され、特許請求される発明の一部であると見なされる。

本発明と見なされる主題は、本明細書に添付の請求項で特に指摘され、明確に特許請求される。 本発明の前述の、およびその他の目的、特徴および利点は、添付図面を参照した以下の詳細な説明によって明らかである。

詳細な説明は、図面を参照して本発明の例示的実施形態を利点および特徴と共に記載する。

以下に本発明の１つまたは複数の例示的実施形態を詳細に説明する。 当業者には多くの修正および変形形態が明らかであるので、開示される実施形態は説明目的のみを意図するものである。 図面の参照では、図面を通して同様の番号は常に同様の部品を示す。

電子トリップユニットは、電子トリップユニット用の標準的な市販商品の一部ではない追加機能と共に販売されることが一般的である。 従来から、これらの追加機能は電子トリップユニットのアップグレードとして提供され、顧客の要望で製品の出荷前に電子トリップユニット内で作動可能状態にされる。 しかし、顧客が電子トリップユニットの機能をアップグレーッドし、または顧客に既に引き渡された電子トリップユニットに異なる機能性を追加したい場合には問題が生ずることがある。

本発明の例示的実施形態は、電子トリップユニットと共に実用的に使用するために追加の通信モジュールを提供する。 通信プラグイン・モジュールは、電子トリップユニットに現場での動作機能をインストールするための解決策として提供される。 したがって、電子トリップユニットは、多くの通信プラグイン・モジュール・ハウジング・コネクタ構成に対応する役割を果たす共通のインターフェース・バスを有するように構成されている。 さらに、通信プラグイン・モジュールは、これに伝送されるユーザ・データ信号と通信するとともに、データ信号を主デバイス、すなわち電子トリップユニットの主マイクロコントローラに通信するように構成されている。 この通信の態様は、通信コントローラ、または等価回路の組み合わせの実装によって、本発明の例示的実施形態で達成される。

通信プラグイン・モジュールの通信機能は、通信コントローラ、または当業者には知られている等価回路の組み合わせの実装によって提供される。 さらに、個々の通信プラグイン・モジュールは、各通信プラグイン・モジュールに割り当てられた単一電子識別コードを用いて電子トリップユニットによって識別される。 通信プラグイン・モジュールが電子トリップユニットに接続された場合、電子トリップユニットが通信プラグイン・モジュールの識別コードを認識すると、その後はデバイスに記憶されている命令セットがアクセスされ、接続された通信プラグイン・モジュールの目的を果たすために実行されることが可能である。

本発明のさらなる例示的実施形態は、効率的で自立型の信頼性のある通信プラグイン・モジュールを提供する。 通信プラグイン・モジュールは、電子トリップユニット用の追加機能を備えるための独立した別個のコンポーネントとして提供されることができる。 さらに、通信プラグイン・モジュールは、オペレータが現場で電子トリップユニットの所望の機能性をインストールするための簡単な解決策を提供する。

本発明の例示的実施形態のさらなる態様は、コントローラのデータを送信準備完了・通信プロトコルに互換性のあるデータへと変換するように構成された通信モジュールを詳述する。 同様に、通信プラグイン・モジュールで受信された通信データはマイクロコントローラ・データへとフォーマットされ、このデータは次いでマイクロコントローラに送られる。

図１は回路ブレーカ１００システムの略図を示しており、回路ブレーカ１００は電子トリップユニット１０５と、プラグイン通信モジュール１１０とを備えている。 電子トリップユニット１０５および通信モジュール１１０は双方とも別個のハウジング筐体内に備えられ、電子トリップユニット１０５と通信モジュール１１０とは、従来の構造的プラグイン・ハウジング接続手段によって物理的に、解除可能に接続されている。 したがって、ブレーカ１００が現場にある場合でも、ブレーカ１００の組み立て前または後に電子トリップユニット１０５に物理的に取り付け可能なプラグイン・モジュールとして通信モジュール１１０を構成可能である。

電子トリップユニットはさらにマイクロコントローラ１２０を備え、マイクロコントローラ１２０は汎用の同期／非同期受信機／送信機（ＵＳＡＲＴ）１２５を備えている（図２）。 ＵＳＡＲＴ１２５は通信モジュール１１０の通信コントローラ１３０からのシリアルデータを受信し、送信するために使用される（図３）。 内部では、通信コントローラ１３０はＵＳＡＲＴ１２５の線を使用してマイクロコントローラ１２０と通信する。 通信コントローラ１３０は送受信機１３５を介して外部デバイス１１５と通信する。 送受信機１３５は遠隔デバイス（すなわち、例えばＰＤＡ、ラップトップコンピュータ、携帯電話）との通信を簡略化するために使用される。 通信モジュール１１０はさらに、通信コントローラ１３０と通信するメモリ（例えば、フラッシュメモリ、はたは不揮発性ＥＥＰＲＯＭ）１４０を備えている。

電子トリップユニット１０５のマイクロプロセッサ１２０は、内部メモリに記憶され、メモリ（図示せず）にダウンロードされるソフトウエア命令を実行する。 電子トリップユニットのメモリは、各通信モジュール１１０用の単一電子識別コードと、通信モジュール１１０に関連付けされるソフトウエア命令の配列とを備え、それによって通信モジュール１１０の機能をサポートする、ルックアップテーブルを備える。

各通信モジュール１１０には単一電子識別コードが割り当てられる。 単一電子識別コードは電子トリップユニット１０５内にプログラムされる。 通信モジュール１１０用の単一電子識別コードはさらに、電子トリップユニット１０５内に事前プログラムされた少なくとも１組のソフトウエア命令に関連付けされる。 電子トリップユニット１０５は通信モジュール１１０用の単一電子識別コードを使用して、通信モジュール１１０の単一電子識別コードに関連付けされている事前プログラムされたソフトウエア命令を「アンロック」する。 電子トリップユニット１０５用のソフトウエア命令の更新は、電子トリップユニット１０５にさらにダウンロードするためのデバイスから通信モジュール１１０へとダウンロードされることができる。

電子トリップユニット１０５からデバイス１１５にアップロードまたはダウンロードされることができるデータは、電子トリップユニット１０５用の設定パラメータ、モニタリング・オンライン・パラメータ、監視制御コマンド動作、および電子オプション・パラメータを含むが、それに限定されない。 通信モジュール１１０を介して電子トリップユニット１０５からダウンロードされるデータは、デバイスでデバイス１１５のユーザに提示される。 さらに、デバイスから通信モジュール１１０を介して電子トリップユニット１０５にアップロードされるデータは、マイクロコントローラ１２０に送出されることができる。

本発明の例示的実施形態において、電子トリップユニット１０５とデバイス１１５との間の通信が通信モジュール１１０を介して簡略化される。 本発明において、多様な従来の通信プロトコル（例えば全周波数範囲を含むＲＦ、ブルートゥース、および赤外線技術などの短距離無線周波数技術）を使用して通信を達成可能である。

本発明のさらなる例示的実施形態において、通信モジュール１１０とデバイス１１５とを介して電子トリップユニット１０５およびデバイス１１５間の通信を簡易化することができ、各デバイスは物理的に互換性がある適切な通信用インターフェースを備えている。 デバイス間の通信は、シリアル通信（例えば従来のいずれかの業界基準または専用プロトコルを介したＦｉｅｌｄｂｕｓ、ＲＳ−２３２、またはＲＳ−４８５などの従来の通信方法の使用）、およびイーサネット（登録商標）通信（例えばＨＴＴＰ、ＴＣＰ／ＩＰ、ＳＮＭＰなど）による物理的インターフェースを介して達成可能である。 さらに別の例示的実施形態では、通信モジュール１１０とデバイス１１５との間の通信を簡易化するため、デバイスを物理的、または無線パラレル通信データリンケージ用に構成することができる。

本発明のさらなる例示的な目的のため、赤外線技術を利用する通信を詳しく説明する例示的実施形態を記載する。 電子トリップユニット１０５はインターフェース信号の共通バスを有しており、多様な通信プラグイン・モジュール１１０がサポートされている。 各通信モジュール１１０は、赤外線通信リンクを用いて構成されるＩｒＤＡ互換性携帯デバイスと通信するための電子トリップユニット１０５用のリソースを提供する電子アセンブリを備えている。

赤外線通信の実装では、通信モジュール１１０は、赤外線通信コントローラ１３０と、赤外線チャネルを経てデータを受信または送信する赤外線送受信機１３５とを備えている。 通信コントローラ１３０はさらに、ＩｒＤＡ通信プロトコル・スタックと、データをバッファするＲＡＭと、主電子トリップユニット・アセンブリ１０５のマイクロプロセッサ１２０と通信するための手段とを備えている。 電子トリップユニット１０５と通信モジュール１１０との間のポイントツーポイント・リンク上で転送されるデータは、所定の業界基準通信プロトコル・フォーマットへとラップされる。 この実装は、モジュール１１０の実行可能コードをも格納する通信モジュール１１０の主メモリにほとんど影響を及ぼさないという利点を有している。 物理的な赤外線媒体での通信は、ノイズが発生し易い環境に適していることに加え、信頼性が高いポイントツーポイントの高速データ転送を可能にする。

通信モジュール１１０は電子トリップユニット１０５に通信機能付与する。 これに対して、通信モジュール１１０は、通信モジュール１１０の送受信機１３５を介して受信され、デバイス１１５に送信される通信情報をエンコードおよびデコードする。 したがって、通信モジュール・プラグイン１１０を受けるように構成されたどの回路ブレーカ１００も、オプションでプリセットされ、またはアップグレードされた多くの動作機能を実行するようにカスタマイズすることができる。

前述のように、本発明は簡単で低コストの自立型通信モジュールを提供する。 通信モジュールは回路ブレーカ／電子トリップユニットシステムと共に、または回路ブレーカシステムへの別個のアドオン機能コンポーネントとして供給されることができる。

本発明を例示的実施形態で説明してきたが、本発明の範囲から離れることなく様々な変更を行ってもよく、素子を置き換えてもよいことが当業者には理解されよう。 加えて、本発明の基本的な範囲から離れることなく、特定の状態または材料を本発明の教示に適応させるように多くの修正を行ってもよい。 したがって、本発明は、これを実施するために開示された特定の実施形態に限定されるものではなく、本発明が特許請求の範囲にある全ての実施形態を含むことを意図するものである。

本発明の例示的実施形態による回路ブレーカシステム、および回路システムのサブパーツの略図である。

本発明の例示的実施形態により実装された電子トリップユニットの概略図である。

本発明の例示的実施形態により実装された通信モジュール・プラグインデバイスの概略図である。

符号の説明

１００ 回路ブレーカ １０５ ＥＴＵ（電子トリップユニット）
１１０ 通信モジュール １１５ 無線デバイス １２０ マイクロプロセッサ １２５ ＵＳＡＲＴ（汎用の同期／非同期受信機／送信機）
１３０ 通信コントローラ １３５ 送受信機 １４０ メモリ