BRPI0904208A2

BRPI0904208A2 - Sistema de comunicação de dados e comandos entre compressor de capacidade variável e termostato eletrônico para um sistema de refrigeração, método de comunicação de dados entre compressor de capacidade variável e termostato eletrônico para um sistema de refrigeração, e refrigerador

Info

Publication number: BRPI0904208A2
Application number: BRPI0904208-3A
Authority: BR
Inventors: Guenter Johann Maass
Original assignee: Whirlpool Sa
Priority date: 2009-10-21
Filing date: 2009-10-21
Publication date: 2013-11-19
Also published as: WO2011047453A2; JP5782040B2; EP2491322B1; BRPI0904208B1; CN102081412B; CN102081412A; KR20120082458A; US20120271463A1; SG10201406796UA; EP2491322A2; US8983665B2; JP2013508656A; WO2011047453A3

Abstract

SISTEMA DE COMUNICAÇÃO DE DADOS E COMANDOS ENTRE COMPRESSOR DE CAPACIDADE VARIÁVEL E TERMOSTATO ELETRÔNICO PARA UM SISTEMA DE REFRIGERAÇÃO, MÉTODO DE COMUNICAÇÃO DE DADOS ENTRE COMPRESSOR DE CAPACIDADE VARIÁVEL E TERMOSTATO ELETRÔNICO PARA UM SISTEMA DE REFRIGERAÇÃO, E REFRIGERADOR. A presente invenção refere-se a um sistema de comunicação de dados e comandos entre compressor e termostato eletrônico, particularmente em sistemas de refrigeração dotados de compressor de capacidade variável (VCC), com a finalidade de prover uma troca de dados entre os referidos equipamento tecnicamente mais eficiente e com menor custo frente às soluções hoje disponíveis. Desta forma, descreve-se um sistema de comunicação de dados entre compressor de capacidade variável e termostado eletrônico para um sistema de refrigeração, o compressor compreendendo pelo menos uma unidade inversora de frequência (100) associada eletricamente a um motor elétrico do compressor, o termostato eletrônico (200) sendo associado eletricamente à unidade inversora de frequência (100), o termostato eletrônico (200) e a unidade inversora de frequência (100) sendo alimentados por uma fonte de tensão alternada (15), o sistema de comunicação de dados compreendendo uma única via de comunicação de dados (50) entre o termostato eletrônico (200) e a unidade inversora (100), configurada para estabelecer uma troca de dados entre o tremostado (200) e a unidade invensora (100), a troca de dados entre o termostado (200) e a unidade inversora (100) sendo provida a partir da modulação de uma grandeza elétrica (Srede) da fonte de tensão alternada (15), a modulação da grandeza elétrica (Srede) da fonte de tensão alternada (15) sendo capaz de configurar um sinal de informação modulada (Sx), a troca de dados entre o termostato (200) e a unidade invenrsora (100) sendo provida a partir de uma demodulação do sinal da informação modulada (Sx).

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "SISTEMA DE COMUNICAÇÃO DE DADOS E COMANDOS ENTRE COMPRESSOR DE CAPACIDADE VARIÁVEL E TERMOSTATO ELETRÔNICO PARA UM SISTEMA DE REFRIGERAÇÃO, MÉTODO DE COMUNICAÇÃO DE DA- 5 DOS ENTRE COMPRESSOR DE CAPACIDADE VARIÁVEL E TERMOS- TATO ELETRÔNICO PARA UM SISTEMA DE REFRIGERAÇÃO, E RE- FRIGERADOR".

A presente invenção refere-se a um sistema de comunicação de dados e comandos entre compressor e termostato eletrônico, particularmen- 10 te aplicado em sistemas de refrigeração dotados de compressor de capaci- dade variável (VCC), com a finalidade de prover uma troca de dados entre os referidos equipamentos tecnicamente mais eficiente e com menor custo frente às soluções hoje disponíveis.

Adicionalmente, a presente invenção refere-se a um método de comunicação de dados entre compressor e termostato eletrônico voltado a um sistema de refrigeração, empregando o sistema ora descrito.

A presente invenção faz referência ainda a um refrigerador es- pecialmente dotado de um sistema de comunicação de dados conforme de- finido na presente invenção.

Descrição do Estado da Técnica

Atualmente, para atender aos requisitos mais exigentes de efici- ência, os sistemas de refrigeração domésticos e comerciais têm como opção o uso de compressores de capacidade variável, que como o próprio nome diz, permitem o ajuste da capacidade de refrigeração através da variação na 25 velocidade de bombeamento de gás refrigerante (ou seja, do fluxo de mas- sa), de acordo com a necessidade do sistema.

O compressor de capacidade variável (VCC) possui uma unida- de de controle eletrônico, denominada inversor de frequência. Em um gran- de número de casos, tal inversor de frequência realiza a troca de informa- ções com o controle eletrônico de temperatura do sistema de refrigeração, também conhecido como termostato eletrônico.

O inversor pode, por exemplo, informar ao termostato eletrônico, o estado atual do compressor e de grandezas mensuradas. Por outro lado, o termostato eletrônico pode, por exemplo, enviar um sinal de comando para o inversor, a fim de ajustar a rotação do motor interno ao compressor, de a- cordo com a necessidade do sistema de refrigeração, provendo mais ou me- 5 nos calor do interior do refrigerador ao ambiente externo.

A variação da rotação do motor proporciona a variação do fluxo de massa do gás refrigerante no sistema, viabilizando, portanto, a capacida- de de refrigeração variável do compressor.

Com relação ao arranjo termostato eletrônico e inversor de fre- 10 quência, existe uma configuração básica (primeira configuração) empregada para realizar a troca de informações entre termostato eletrônico e inversor, e outras duas configurações básicas (segunda e terceira configurações) em- pregadas para realizar o envio de informações unicamente do termostato ao inversor de frequência, para, por exemplo, enviar um sinal de comando para 15 ligar o compressor ou fazê-lo operar em uma rotação desejada.

Numa denominada primeira configuração, a troca de informa- ções é feita por um meio físico exclusivo para este fim, podendo ser, por e- xemplo, do tipo serial com três fios.

Das configurações básicas onde o envio do sinal é unidirecional 20 (do termostato eletrônico ao inversor de frequência), tem-se a denominada segunda configuração, onde o termostato eletrônico- informa ao inversor de frequência qual deverá ser a rotação do motor, portanto, o inversor estará operando como um elemento que segue uma dada referência de rotação ou velocidade.

Na chamada terceira configuração, o termostato eletrônico ape-

nas indica ao inversor de frequência o momento em que o compressor deve- rá operar e deixar de operar. Nesta última configuração, o inversor é o ele- mento que define a rotação do motor do compressor, com base no histórico da demanda de energia do compressor. Portanto, na última (terceira) confi- 30 guração, o sinal proveniente do termostato resume-se apenas a dois níveis (ligado ou desligado), e pode ser facilmente realizado por um elemento lento, podendo este ser ou não referenciado a rede elétrica. Com base no acima exposto, o presente sistema e método ofe- recem uma nova configuração de comunicação entre termostato eletrônico e inversor de frequência, utilizando a rede elétrica (FASE ou NEUTRO) como referência.

Através da configuração proposta, pode-se obter comunicação

bidirecional, como a primeira configuração já mencionada, ou apenas uma comunicação unidirecional com as mesmas funções da segunda configura- ção mencionada, onde o termostato eletrônico é o elemento que transmite informações ao inversor de frequência.

Para a comunicação unidirecional, pode-se empregar uma confi-

guração de hardware idêntica à da terceira configuração, com o diferencial de que o sinal transmitido pelo termostato não é apenas um comando de ligar ou desligar o compressor, mas de um sinal que represente valores mais complexos (referência, grandezas, comandos etc), transmitido por um con- dutor elétrico referenciado à FASE ou ao NEUTRO da rede elétrica.

Desta forma, tornam-se viáveis reduções de custo ao fabricante do refrigerador, pois pode-se ter um único modelo de termostato eletrônico pronto para ser empregado em qualquer uma das três configurações básicas atuais, além de viabilizar a transmissão da energia elétrica ao termostato 20 eletrônico (FASE e NEUTRO da rede elétrica) junto com o canal de comuni- cação, em um mesmo cabo, e portanto, realizando apenas uma conexão no termostato eletrônico e no inversor de frequência.

Objetivos da Invenção

Um primeiro objetivo da presente invenção é propor um sistema de comunicação de dados entre termostato eletrônico e inversor de frequên- cia de um compressor de capacidade variável, através de uma configuração de hardware que faça uso da rede elétrica de tensão alternada como refe- rência.

Um segundo objetivo da presente invenção é reduzir o número de cabos entre o termostato eletrônico e inversor de frequência do compres- sor de capacidade variável.

Um objetivo adicional da presente invenção é reduzir os custos relacionados à montagem do sistema de comunicação ora proposto, para o fabricante do sistema de refrigeração, reduzindo o número de conexões en- tre o dito termostato e o inversor, além de reduzir itens de estoque (de dois para um cabo) e outras possíveis peças necessárias para a acomodação de 5 um segundo cabo.

Adicionalmente, é um outro objetivo da presente invenção permi- tir o uso de um único cabo entre o termostato eletrônico e inversor, com ca- racterísticas de isolação menos exigentes quando comparado ao cabo de comando em sistemas de refrigeração com termostato eletrônico isolado.

Finalmente, é um objetivo adicional da presente invenção propor

uma forma de comunicação entre termostato eletrônico e inversor de frequ- ência que permita o uso de um mesmo hardware capaz de realizar as fun- ções de comunicação hoje existentes, tais como a troca de informações de comando mais complexas (palavras de comando), ou ainda o uso de simples 15 comandos de liga e desliga, reduzindo assim os custos referentes à manu- tenção de diferentes modelos de controles eletrônicos hoje disponíveis no estado da técnica.

Breve Descrição da Invenção

Uma maneira de alcançar o objetivo da presente invenção é a- través de um sistema de comunicação de dados entre compressor de capa- cidade variável e-termostato eletrônico para um sistema de refrigeração, o compressor compreendendo pelo menos uma unidade inversora de frequên- cia associada eletricamente a um motor elétrico do compressor, o termostato eletrônico sendo associado eletricamente à unidade inversora de frequência, o termostato eletrônico e a unidade inversora de frequência sendo alimenta- dos por uma fonte de tensão alternada, o sistema de comunicação de dados compreendendo uma única via de comunicação de dados entre o termostato eletrônico, e a unidade inversora configurada para estabelecer uma troca de dados entre o termostato e a unidade inversora, a troca de dados entre o termostato e a unidade inversora sendo provida a partir da modulação de uma grandeza elétrica da fonte de tensão alternada, a modulação da gran- deza elétrica da fonte de tensão alternada sendo capaz de configurar um sinal de informação modulada, a troca de dados entre o termostato e a uni- dade inversora sendo provida a partir de uma demodulação do sinal da in- formação modulada.

Uma segunda maneira de alcançar os objetivos da presente in- venção é através da provisão de um sistema de comunicação de dados en- tre compressor de capacidade variável e termostato eletrônico para um sis- tema de refrigeração, o compressor compreendendo pelo menos uma uni- dade inversora de frequência associada eletricamente a um motor elétrico do compressor, o termostato eletrônico sendo associado eletricamente à unida- de inversora de frequência, o termostato eletrônico e a unidade inversora de frequência sendo alimentados por uma fonte de tensão alternada, o sistema de comunicação de dados compreendendo uma única via de comunicação de dados, configurada para estabelecer uma troca de dados entre o termos- tato e a unidade inversora, sendo a única via conectada, através de um pri- meiro ponto de conexão elétrica, ao termostato eletrônico, e através de um segundo ponto de conexão elétrica, a unidade inversora, a unidade inversora sendo dotada de pelo menos um ramo de comunicação de inversor associa- do eletricamente ao primeiro ponto de conexão elétrica em uma primeira ex- tremidade, e em uma extremidade oposta à primeira, a um primeiro terminal da fonte de tensão alternada, o termostato eletrônico sendo dotado de pelo . menos um ramo de comunicação de termostato associado eletricamente ao segundo ponto de conexão elétrica em uma primeira extremidade, e em uma extremidade oposta à primeira, a um segundo terminal da fonte de tensão alternada, um circuito elétrico de comunicação sendo definido a partir da as- sociação elétrica entre a fonte de tensão alternada, o ramo de comunicação de inversor, a única via de comunicação de dados e o ramo de comunicação de termostato, a troca de dados entre o termostato e a unidade inversora sendo provida a partir da modulação de uma grandeza elétrica da fonte de tensão alternada, de modo a configurar um sinal de informação modulada, a troca de dados entre o termostato e a unidade inversora sendo provida a partir de uma demodulação do sinal de informação modulada.

Uma terceira maneira de alcançar os objetivos da presente in- venção é através da provisão de um método de comunicação de dados entre compressor de capacidade variável e termostato eletrônico para um sistema de refrigeração, o compressor compreendendo pelo menos uma unidade inversora de frequência associada eletricamente a um motor elétrico do 5 compressor, o termostato eletrônico sendo associado eletricamente a unida- de inversora de frequência, o termostato eletrônico e a unidade inversora de frequência sendo alimentados por uma fonte de tensão alternada, o método compreendendo as seguintes etapas:

- informar à unidade inversora de frequência, por meio do ter- 10 mostato eletrônico, uma condição térmica de setpoint do sistema de refrige- ração, ou qualquer outra informação ou comando relevante ao inversor de frequência, em um primeiro instante de comunicação, a partir do envio de um primeiro sinal de comando a partir de uma única via de comunicação de dados, e

- informar ao termostato eletrônico, por meio da unidade inverso-

ra, pelo menos um valor de grandeza medida ou condição de operação do compressor, em um segundo instante de comunicação, a partir do envio de um segundo sinal de comando usando a única via de comunicação de da- dos.

Finalmente, os objetivos da presente invenção são alcançados

através da provisão de um refrigerador dotado de um sistema de comunica- ção de dados entre termostato eletrônico e inversor de frequência de um compressor, tal como proposto no objeto ora reivindicado.

Descrição Resumida dos Desenhos A presente invenção será descrita a seguir em maiores detalhes,

com referência aos desenhos anexos, nos quais:

figura 1 - representa uma primeira configuração de comunicação normalmente utilizada no estado da técnica, entre um termostato eletrônico e um inversor de frequência para sistemas de refrigeração, onde existe comu- nicação bidirecional entre os controles, através de um meio físico exclusivo;

figura 2 - ilustra a primeira configuração entre os equipamentos termostato e inversor no estado da técnica, ilustrando o caso em que o cir- cuito de controle do termostato eletrônico está isolado eletricamente da rede elétrica;

figura 3 - ilustra uma segunda configuração de comunicação normalmente utilizada entre termostato eletrônico e inversor de frequência, para sistemas de refrigeração, onde o termostato envia informações ao in- versor de frequência através de um meio físico exclusivo;

figura 4 - ilustra uma terceira configuração de comunicação normalmente utilizada entre termostato eletrônico e inversor de frequência, para sistemas de refrigeração, onde o termostato informa o momento de Ii- 10 gar ou desligar o compressor, através de um circuito referenciado à rede elétrica de alimentação, sendo o inversor de frequência o elemento que defi- ne a rotação do motor do compressor;

figura 5 - mostra a configuração de comunicação, objeto da pre- sente invenção, entre um termostato eletrônico e um inversor de frequência para sistemas de refrigeração;

figuras 6a e 6b - ilustram as duas configurações do termostato eletrônico no que diz respeito à isolação elétrica entre o circuito lógico do termostato e o circuito de transmissão e recebimento de informações, refe- renciado à rede elétrica;

figuras 7a e 7b - mostram as duas configurações do circuito do

inversor de frequência responsável por receber e transmitir informações do termostato eletrônico, especialmente relacionada à isolação elétrica para fins de segurança ou imunidade a distúrbios da rede elétrica;

figura 8 - ilustra, ou exemplifica, uma primeira forma de modular a tensão alternada a fim de transmitir uma informação; neste caso, através da contagem de ciclos da rede de tensão alternada;

figura 9 - ilustra uma segunda forma de modular a tensão alter- nada a fim de transmitir uma informação; neste caso, através de uma pala- vra binária formada por ciclos da rede de tensão alternada;

figura 10 - mostra uma terceira forma de modular a tensão alter-

nada da rede elétrica, a fim de transmitir uma informação; neste caso, atra- vés de um sinal de frequência obtido pela modulação da tensão alternada numa frequência maior que a da rede elétrica;

figura 11- ilustra uma implementação da configuração ora pro- posta, para obter o mesmo efeito da denominada segunda configuração (termostato eletrônico envia uma informação ao inversor de frequência) em- pregando a rede elétrica como referência; e

figura 12 - ilustra a implementação da configuração proposta, para obter o mesmo efeito da denominada primeira configuração (termostato eletrônico e inversor de frequência trocam informações) empregando a rede elétrica como referência.

Descrição Detalhada das Figuras

As figuras 1 a 4 mostram concretizações de um sistema de co- municação de dados normalmente empregado no estado da técnica.

Mais particularmente, tem-se que a figura 1 mostra uma primeira configuração de comunicação entre um termostato eletrônico e uma unidade inversora, ou inversor de frequência, para sistemas de refrigeração, onde existe comunicação bidirecional entre os controles, através de um meio físi- co formado por três cabos de comunicação.

A figura 5 ilustra uma configuração proposta para a presente in- venção, a fim de desenvolver uma comunicação de dados entre termostato eletrônico 200 e uma unidade inversora 100.

O sistema de comunicação de dados entre compressor de capa- cidade variável e termostato eletrônico para um sistema de refrigeração, tal como proposto na presente invenção, compreende pelo menos uma unidade inversora de frequência 100 associada eletricamente a um motor elétrico do compressor.

A figura 5 mostra ainda que o termostato eletrônico 200 é asso- ciado eletricamente à unidade inversora de frequência 100, sendo o termos- tato eletrônico 200 e a unidade inversora de frequência 100 alimentados por uma fonte de tensão alternada 15.

De forma vantajosa frente às técnicas anteriores, o presente sis-

tema conta com uma única via de comunicação de dados 50 entre o termos- tato eletrônico 200 e a unidade inversora de frequência 100 configurada para estabelecer uma troca de dados entre tais dispositivos. Tal via de comunica- ção de dados 50 é, no presente caso, formada por um único cabo elétrico de comunicação de dados, diferentemente das soluções hoje disponíveis em uma troca de dados eficiente entre termostato 200 e unidade inversora 100.

5 A figura 5 ainda ilustra que, no presente sistema, uma única conexão, com- posta por um único cabo, compreende tanto a via de comunicação, quanto a alimentação de tensão alternada capaz de alimentar o termostato 100 e a unidade inversora 200.

Uma característica inovadora adicional da presente invenção re- 10 fere-se à modulação de uma grandeza elétrica Srede da fonte de tensão al- ternada 15, de forma a modificar a tensão alternada da rede elétrica, permi- tindo assim uma comunicação de dados entre o termostato eletrônico 200 e a unidade inversora 100 mais eficiente e completa, quando comparada, por exemplo, à solução apresentada na figura 4. Esta solução oferece apenas 15 um comando do tipo liga e desliga entre os ditos dispositivos eletrônicos, e não uma comunicação de dados de comando e status de equipamento, tal como proposto na presente invenção.

Em essência, tem-se que a troca de dados entre o termostato 200 e a unidade inversora 100, conforme os ensinamentos da presente in- 20 venção, é provida a partir da modulação de uma grandeza elétrica Srede da fonte de tensão alternada 15, sendo tal grandeza, preferencialmente, um valor de tensão Vf ou corrente If obtidos a partir da fonte de tensão alternada 15.

A referida modulação da grandeza elétrica SrecJe é capaz de con- figurar um sinal de informação modulada Sx. Deste modo, a troca de dados entre o termostato eletrônico 200 e a unidade inversora 100 é provida a par- tir de uma demodulação do sinal da informação modulada Sx.

A figura 5 mostra que o sinal de informação modulada Sx oferece uma troca de dados tanto no modo unidirecional, quanto na forma bidirecio- nal entre o termostato 200 e a unidade inversora 100.

Mais especialmente, a comunicação de dados bidirecional pode ser exemplificada com base em dois períodos, ou momentos, de comunica- ção, descritos a seguir:

1. a troca de dados inicia a partir de um primeiro período de co- municação T1, configurado para a modulação da grandeza elétrica Srede da fonte de tensão alternada 15 pelo termostato eletrônico 200 e para a demo-

dulação do sinal de informação modulada Sx pela unidade inversora 100, e

2. A partir de um segundo período de comunicação T2 configu- rado para a modulação da grandeza elétrica Srede da fonte de tensão alter- nada 15 pela unidade inversora 100 e para a demodulação do sinal de in- formação modulada Sx a partir do termostato eletrônico 200.

Para o primeiro período de comunicação T1, o termostato eletrô-

nico 200 informa, por exemplo, à unidade inversora 100, qual deverá ser a rotação do motor elétrico, ou ainda informa à dita unidade inversora 100 o melhor momento para ligar ou desligar o compressor.

Para o segundo período de comunicação T2, a unidade inversora de frequência 100 pode informar, como já comentado anteriormente, ao ter- mostato eletrônico 200 o estado atual do compressor e de grandezas elétri- cas medidas.

No que tange à comunicação de dados unidirecional, cabe des- tacar que a mesma se dá a partir da modulação da grandeza elétrica Srede da fonte de tensão alternada 15 gerada pelo termostato eletrônico 200, e pela demodulação da grandeza elétrica Srede da fonte de tensão alternada 15 de- terminada pela unidade inversora 100.

De forma a explorar mais detalhadamente a presente invenção, a figura 5 mostra ainda outras características relevantes que compõem o 25 sistema de comunicação de dados ora proposto. Nota-se, por exemplo, a existência de primeiro e segundo blocos de comunicação de dados 13’, 13” dispostos respectivamente na unidade inversora de frequência 100 e no ter- mostato eletrônico 200.

Vale destacar que, enquanto o primeiro bloco de comunicação de dados 13’ está associado eletricamente a um segundo terminal da fonte de tensão alternada 15, preferencialmente o terminal neutro N da fonte 15, o segundo bloco de comunicação de dados 13” está associado eletricamente a um primeiro terminal da fonte de tensão alternada 15, preferencialmente o terminal fase F da fonte 15, de forma a estabelecer um circuito elétrico de comunicação referenciado à rede elétrica, e a troca de dados entre o termos- tato 200 e a unidade inversora 100.

Cabe salientar que, tal forma de comunicação, isto é, referencia-

da à rede de alimentação elétrica, é alcançada com o emprego de meios de isolação elétrica tanto para o termostato eletrônico 200, quanto para a uni- dade inversora de frequência 100.

As figuras 6a e 6b ilustram duas situações possíveis voltadas 10 apenas para a isolação do termostato eletrônico 200. Mais especialmente, a figura 6a mostra o uso de uma isolação elétrica 80 aplicada em um circuito eletrônico 3, disposto no dito termostato 200, sendo tal circuito responsável por gerar e interpretar as informações compartilhadas, ou apenas enviadas à unidade inversora de frequência 100.

A isolação elétrica 80 pode ser formada por diferentes tipos de

dispositivos elétricos, e/ou eletrônicos, tais como acopladores ópticos, trans- formadores, entre outros. A figura 6b mostra, porém, uma configuração na qual não se faz necessário o uso de uma isolação elétrica 80.

Por sua vez, as figuras 7a e 7b mostram possíveis configurações para a isolação elétrica do lado da unidade inversora de frequência 100. A figura 7a ilustra a aplicação de uma isolação elétrica 80 para o circuito ele- trônico da dita unidade 100, enquanto a figura 7b mostra um equipamento desprovido de tal isolação.

Normalmente, o circuito eletrônico da unidade inversora 100 não 25 é isolado da rede elétrica de tensão alternada, porém, é usual o emprego de um elemento isolador na posição indicada pela figura 7a, a fim de evitar que a entrada de leitura/transmissão, ou apenas de leitura de dados, seja danifi- cada no evento de um distúrbio da rede elétrica, tais como surtos de tensão, ruídos eletromagnéticos, etc.

De todo o modo, como já apresentado pela figura 7b, a dita iso-

lação pode ser omitida, dependendo das características de entrada/saída do circuito receptor/transmissor de sinal da unidade inversora 100. As figuras 8 a 10 mostram, conforme os ensinamentos da pre- sente invenção, possíveis formas de modulação da grandeza elétrica Srede. de forma a estabelecer uma troca de dados entre o termostato eletrônico 200 e a unidade inversora 100.

5 A figura 8 demonstra que o sinal transmitido pela única via de

comunicação de dados 50, referenciada à rede elétrica, ou à fonte de tensão alternada 15, pode ser formada basicamente por pulsos relacionados a fre- quência da rede.

Neste caso, o número de pulsos é interpretado, tanto pelo ter- 10 mostato 200, quanto pela unidade inversora 100, como um comando ou da- do. O termostato 200 pode, por exemplo, enviar à unidade inversora de fre- quência 100 um valor de rotação a ser seguido pelo compressor, proporcio- nal ao número de pulsos. Logo, o sinal de informação modulada Sx é forma- do, neste caso, a partir da contagem de um número de ciclos de frequência 15 da fonte de tensão alternada 15.

Como exemplo de implementação, pode-se considerar uma faixa de rotação de 3300 RPM, com resolução mínima de 50 RPM, realizando a contagem de 66 pulsos da rede para a rotação máxima e 1 pulso para a ro- tação mínima. Estendendo tal raciocínio, uma rotação de 1000 RPM acima da rotação mínima, é identificada pela contagem de 20 pulsos.

Uma outra possível forma de modulação é ilustrada na figura 9. Neste caso o sistema opera no sentido de modular a tensão da fonte de ten- são alternada 15, ou um valor de tensão Vf obtido a partir da fonte de tensão alternada 15, de modo a criar uma informação binária formada por “n” bits. 25 Nesta solução, para uma palavra de 8 bits, ou 1 byte, o primeiro bit (BIT 0) indica o início da palavra a ser interpretada pelo circuito de controle que re- cebe a informação. Na figura 9, cada bit é representado por um ciclo da ten- são da fonte de tensão alternada 15.

Entretanto, pode-se ter variações da modulação acima proposta, de forma que cada bit seja formado por mais de 1 ciclo, aumentando assim a robustez do sinal transmitido. Assim, para o mecanismo de modulação apre- sentado na figura 9, o sinal de informação modulada Sx é formado a partir de um conjunto de palavras binárias formado por ciclos de frequência da fonte de tensão alternada 15.

A figura 10 ilustra outro exemplo de formato de sinal capaz de prover uma comunicação de dados entre termostato 200 e unidade inversora 5 100, conforme o objeto de invenção ora proposto.

Neste caso, o segundo bloco de comunicação de dados 13”, como mostrado na figura 5, é um dispositivo semicondutor capaz de modu- lar, em uma frequência maior, a tensão da rede elétrica. Como exemplo, em uma rede de 50 Hz, pode-se empregar uma faixa de frequência de alguns kHz durante um semiciclo da tensão da rede.

Em outras palavras, a unidade inversora de frequência 100 po- deria Ier o valor desta frequência e correlacioná-la a uma rotação a ser apli- cada no compressor. Ademais, pode-se variar o tempo T0N como forma de transmitir um valor, ou ainda, realizar uma modulação idêntica à ilustrada na figura 9, a fim de compor uma informação binária.

Portanto, a modulação apresentada na figura 10 mostra que o sinal de informação modulada Sx se dá a partir de um valor de frequência medido, ou razão cíclica, da fonte de tensão alternada 15.

As figuras 11 e 12 exemplificam duas concretizações possíveis 20 para o sistema de comunicação de dados proposto na presente invenção, voltados respectivamente para uma comunicação unidirecional e bidirecio- nal. É possível observar, por exemplo, que a única via de comunicação de dados 50 é conectada, através de um primeiro ponto de conexão elétrica Sx-I, ao termostato eletrônico 200, e através de um segundo ponto de cone- 25 xão elétrica Sx2, a unidade inversora 100.

É possível notar ainda que os denominados primeiro e segundo blocos de comunicação de dados 13’,13”, são dotados cada de pelo menos um ramo, ou dispositivo, de comunicação de dados.

Mais particularmente, tem-se que a unidade inversora 100 é do- tada de pelo menos um ramo de comunicação de inversor 101, sendo este associado eletricamente ao segundo ponto de conexão elétrica Sx2 em um primeiro pólo inversor 110, e em um segundo pólo inversor 111, oposto ao primeiro pólo inversor 110, a um segundo terminal da fonte de tensão alter- nada 15. Tal terminal é preferencialmente um terminal neutro N.

Do outro lado, o termostato eletrônico 200 é dotado de pelo me- nos um ramo de comunicação de termostato 201 associado eletricamente ao 5 primeiro ponto de conexão elétrica Sxi em um primeiro pólo termostato 210, e em um segundo pólo termostato 211, oposto ao primeiro pólo termostato 210, a um primeiro terminal da fonte de tensão alternada 15. Tal primeiro terminal é, preferencialmente, um terminal fase F. De todo o modo o primeiro terminal da fonte de tensão alternada 15 pode ser formado pelo terminal 10 neutro N, enquanto o segundo terminal da mesma fonte é composto pelo seu terminal fase F.

Pode-se afirmar que um circuito elétrico de comunicação é defi- nido a partir da associação elétrica entre a fonte de tensão alternada 15, o ramo de comunicação de inversor 101, a única via de comunicação de da- dos 50 e o ramo de comunicação de termostato 201.

Em tais configurações, como já comentado anteriormente, a tro- ca de dados entre o termostato 200 e a unidade inversora 100 é provida a partir da modulação de uma grandeza elétrica Srede da fonte de tensão alter- nada 15, de modo a configurar um sinal de informação modulada Sx. Tal 20 comunicação ocorre ainda a partir da demodulação do sinal de informação modulada Sx.

A figura 11 mostra, para uma comunicação de dados unidirecio- nal, que o ramo de comunicação de inversor 101 compreende pelo menos um dispositivo eletrônico receptor 2 e o ramo de comunicação de termostato 201 pelo menos um dispositivo eletrônico transmissor 1.

A figura 12, por sua vez, ilustra em maiores detalhes que, os ra- mos de comunicação de inversor 101 e de termostato 201 compreendem cada pelo menos um dispositivo eletrônico transmissor 1 e pelo menos um dispositivo eletrônico receptor 2 em uma comunicação bidirecional.

Na presente invenção a modulação da grandeza elétrica Srede é

feita, preferencialmente, através do dispositivo eletrônico transmissor 1 e a demodulação do sinal de informação modulada Sx é feita através do disposi- tivo receptor 2.

De modo preferível ainda, o dispositivo eletrônico transmissor 1 é um componente eletrônico, ou circuito eletrônico, isolado ou não, capaz de modular a grandeza elétrica Srede de acordo com os sinais estabelecidos pe- 5 Ias saídas de dados dos respectivos circuitos de controle, e o dispositivo ele- trônico receptor 2 é um componente eletrônico, ou circuito eletrônico, isolado ou não, capaz de adequar a grandeza Srede modulada, para correta interpre- tação dos dados pelos respectivos circuitos de controle. Tais dispositivos são comandados pelos respectivos circuitos eletrônicos de controle.

Vale destacar que, a comunicação de dados bidirecional, con-

forme os ensinamentos da presente invenção, não é realizada de forma si- multânea, ou seja, quando o termostato eletrônico 200 envia uma informa- ção para a unidade inversora de frequência 100, o dispositivo eletrônico transmissor presente no termostato é modulado, ao mesmo tempo que o 15 dispositivo receptor 2, disposto na unidade inversora 100, recebe a informa- ção modulada para posterior demodulação do sinal de informação modulada Sx, permitindo assim o uso de uma única via de comunicação de dados 50.

As soluções apresentadas nas figuras 11 e 12 levam em conta, preferencialmente, o isolamento elétrico da fonte de tensão alternada 15, por 20 motivos de segurança, e para impedir a contaminação do sistema por even- tuais ruídos da rede. Todavia, outras soluções de hardware podem ser em- pregadas sem a dita isolação, conforme mostradas nas figuras 6a, 6b, 7a e 7b.

Com as soluções acima descritas os objetivos da presente in- 25 venção são alcançados, fazendo-se uso de um termostato eletrônico 200 e de uma unidade inversora 100, associados eletricamente entre si, por uma única via, ou cabo, de comunicação de dados 50, sendo tais dispositivos referenciados à fonte de tensão alternada 15 e capazes de modular a tensão da rede de alimentação elétrica, a fim de estabelecer uma troca de dados 30 simples e eficiente para o sistema ora proposto, frente às técnicas hoje co- nhecidas e aplicadas em equipamentos de refrigeração.

Adicionalmente, a presente invenção faz uso de um sistema de comunicação de dados entre o termostato eletrônico 200 e a unidade inver- sora de frequência 100 em baixa frequência, diferentemente de soluções de comunicação do tipo PLC, o que permite com que a presente solução alcan- ce seus objetivos com um hardware de menor custo.

Cabe salientar ainda que, a presente invenção provê uma única

conexão elétrica com a rede de alimentação, ou fonte de tensão alternada 15, e com a via de comunicação de dados, tanto do lado do termostato ele- trônico 200, quanto no lado da unidade inversora de frequência 100.

A presente invenção provê ainda um método de comunicação de dados entre compressor de capacidade variável e termostato eletrônico para um sistema de refrigeração, sendo o dito compressor dotado pelo menos uma unidade inversora de frequência 100 associada eletricamente a um mo- tor elétrico.

O termostato eletrônico 200 é associado eletricamente à unidade inversora de frequência 100, sendo tais dispositivos alimentados por uma fonte de tensão alternada 15. O método ora proposto compreende as se- guintes etapas:

- informar à unidade inversora de frequência 100, por meio do termostato eletrônico 200, uma condição térmica de setpoint do sistema de

refrigeração, ou qualquer outra informação ou comando relevante ao inver- sor de frequência, em um primeiro instante de comunicação tio, a partir do envio de um sinal de informação modulada Sx, a partir de uma única via de comunicação de dados 50,

- informar ao termostato eletrônico 200, por meio da unidade in- versora 100, pelo menos um valor de grandeza medida ou condição de ope- ração do compressor, em um segundo instante de comunicação t2o, a partir do envio de um sinal de informação modulada Sx,, usando a única via de comunicação de dados 50.

Finalmente, a presente invenção provê um refrigerador dotado de pelo menos um sistema de comunicação de dados entre compressor de capacidade variável e termostato eletrônico conforme definido no objeto ora proposto. Tendo sido descrito um exemplo de concretização preferido, de- ve ser entendido que o escopo da presente invenção abrange outras possí- veis variações, sendo limitado tão-somente pelo teor das reivindicações a- penas, aí incluídos os possíveis equivalentes.

Claims

1. Sistema de comunicação de dados e comandos entre com- pressor de capacidade variável e termostato eletrônico para um sistema de refrigeração, o compressor compreendendo pelo menos uma unidade inver- sora de frequência (100) associada eletricamente a um motor elétrico do compressor, o termostato eletrônico (200) sendo associado eletricamente à unidade inversora de frequência (100), o termostato eletrônico (200) e a uni- dade inversora de frequência (100) sendo alimentados por uma fonte de ten- são alternada (15), o sistema de comunicação de dados sendo caracterizado pelo fato de que compreende: uma única via de comunicação de dados (50) entre o termostato eletrônico (200) e a unidade inversora (100) configurada para estabelecer uma troca de dados entre o termostato (200) e a unidade inversora (100), a unidade inversora de frequência (100) sendo dotada de um primeiro bloco de comunicação de dados (13') associado eletricamente à única via de comunicação de dados (50) e a um segundo terminal da fonte de tensão alternada (15), o termostato eletrônico (200) sendo dotado de um segundo blo- co de comunicação de dados (13”) associado eletricamente à única via de comunicação de dados (50) e a um primeiro terminal da fonte de tensão al- ternada (15), a troca de dados entre o termostato (200) e a unidade inversora (100) sendo provida a partir da modulação de uma grandeza elétrica (Srede) da fonte de tensão alternada (15) capaz de configurar um sinal de informa- ção modulada (Sx), a troca de dados entre o termostato (200) e a unidade inversora (100) sendo provida a partir de uma demodulação do sinal da in- formação modulada (Sx), a troca de dados sendo provida a partir dos primei- ro e segundo blocos de comunicação de dados (13’, 13”).

2. Sistema de comunicação de dados e comandos entre com- pressor de capacidade variável e termostato eletrônico para um sistema de refrigeração, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a grandeza elétrica (Srede) da fonte de tensão alternada (15) é um valor de tensão (Vf) obtido a partir da fonte de tensão alternada (15).

3. Sistema de comunicação de dados e comandos entre com- pressor de capacidade variável e termostato eletrônico para um sistema de refrigeração, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a troca de dados entre o termostato eletrônico (200) e a unidade inver- sora (100) é unidirecional ou bidirecional.

4. Sistema de comunicação de dados e comandos entre com- pressor de capacidade variável e termostato eletrônico para um sistema de refrigeração, de acordo com as reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que a troca de dados bidirecional se dá: a partir de um primeiro período de comunicação (T1), configura- do para a modulação da grandeza elétrica (Srede) da fonte de tensão alterna- da (15) pelo termostato eletrônico (200) e para a demodulação do sinal de informação modulada (Sx) pela unidade inversora (100), e a partir de um segundo período de comunicação (T2) configura- do para a modulação da grandeza elétrica (Srede) da fonte de tensão alterna- da (15) pela unidade inversora (100) e para a demodulação do sinal de in- formação modulada (Sx) a partir do termostato eletrônico (200).

5. Sistema de comunicação de dados e comandos entre com- pressor de capacidade variável e termostato eletrônico para um sistema de refrigeração, de acordo com as reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que a comunicação de dados unidirecional se dá a partir da modulação da grandeza elétrica (Srede) da fonte de tensão alternada (15) gerada pelo termostato eletrônico (200) e pela demodulação da grandeza elétrica (Srede) da fonte de tensão alternada (15) determinada pela unidade inversora (100).

6. Sistema de comunicação de dados e comandos entre com- pressor de capacidade variável e termostato eletrônico para um sistema de refrigeração, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o sinal de informação modulada (Sx) é formado a partir da contagem de um número de ciclos de frequência da fonte de tensão alternada (15).

7. Sistema de comunicação de dados e comandos entre com- pressor de capacidade variável e termostato eletrônico para um sistema de refrigeração, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o sinal de informação modulada (Sx) é formado a partir de um conjunto de palavras binárias formado por ciclos de frequência da fonte de tensão alternada (15).

8. Sistema de comunicação de dados e comandos entre com- pressor de capacidade variável e termostato eletrônico para um sistema de refrigeração, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o sinal de informação modulada (Sx) se dá a partir de um valor de frequ- ência medido, ou razão cíclica, da fonte de tensão alternada (15).

9. Sistema de comunicação de dados e comandos entre com- pressor de capacidade variável e termostato eletrônico para um sistema de refrigeração, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a única via de comunicação de dados (50) é formada por um único cabo elétrico.

10. Sistema de comunicação de dados e comandos entre com- pressor de capacidade variável e termostato eletrônico para um sistema de refrigeração, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o primeiro terminal da fonte de tensão alternada (15) é um terminal fase (F) e o segundo terminal da fonte de tensão alternada (15) é um terminal neutro (N).

11. Sistema de comunicação de dados e comandos entre com- pressor de capacidade variável e termostato eletrônico para um sistema de refrigeração, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que o único cabo elétrico compreende a via de comunicação de dados e uma alimentação de tensão alternada proveniente da fonte de tensão alter- nada (15) capaz de alimentar o termostato eletrônico (200) e a unidade in- versora (100).

12. Sistema de comunicação de dados e comandos entre com- pressor de capacidade variável e termostato eletrônico para um sistema de refrigeração, o compressor compreendendo pelo menos uma unidade inver- sora de frequência (100) associada eletricamente a um motor elétrico do compressor, o termostato eletrônico (200) sendo associado eletricamente à unidade inversora de frequência (100), o termostato eletrônico (200) e a uni- dade inversora de frequência (100) sendo alimentados por uma fonte de ten- são alternada (15), o sistema de comunicação de dados sendo caracterizado pelo fato de que compreende: uma única via de comunicação de dados (50), configurada para estabelecer uma troca de dados entre o termostato (200) e a unidade inver- sora (100), sendo a única via (50) conectada, através de um primeiro ponto de conexão elétrica (Sx1), ao termostato eletrônico (200), e através de um segundo ponto de conexão elétrica (Sx2), a unidade inversora (100), a unidade inversora (100) sendo dotada de pelo menos um ramo de comunicação de inversor (101) associado eletricamente ao segundo pon- to de conexão elétrica (Sx2) em um primeiro pólo inversor (110), e em um segundo pólo inversor (111), oposto ao primeiro pólo inversor (110), a um segundo terminal da fonte de tensão alternada (15), o termostato eletrônico (200) sendo dotado de pelo menos um ramo de comunicação de termostato (201) associado eletricamente ao pri- meiro ponto de conexão elétrica (Sx1) em um primeiro pólo termostato (210), e em um segundo pólo termostato (211), oposto ao primeiro pólo termostato (210), a um primeiro terminal da fonte de tensão alternada (15), a troca de dados entre o termostato (200) e a unidade inversora (100) sendo provida a partir da modulação de uma grandeza elétrica (Srede) da fonte de tensão alternada (15), de modo a configurar um sinal de infor- mação modulada (Sx), a troca de dados entre o termostato (200) e a unidade inversora (100) sendo provida a partir de uma demodulação do sinal de in- formação modulada (Sx).

13. Sistema de comunicação de dados e comandos entre com- pressor de capacidade variável e termostato eletrônico para um sistema de refrigeração, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que o primeiro terminal da fonte de tensão alternada (15) é um terminal fase (F) e o segundo terminal da fonte de tensão alternada (15) é um terminal neutro (N), ou vice-versa.

14. Sistema de comunicação de dados e comandos entre com- pressor de capacidade variável e termostato eletrônico para um sistema de refrigeração, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que o ramo de comunicação de inversor (101) compreende pelo menos um dispositivo eletrônico receptor (2) e o ramo de comunicação de termostato (201) pelo menos um dispositivo eletrônico transmissor (1) em uma comuni- cação unidirecional.

15. Sistema de comunicação de dados e comandos entre com- pressor de capacidade variável e termostato eletrônico para um sistema de refrigeração, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que os ramos de comunicação de inversor (101) e de termostato (201) com- preendem cada pelo menos um dispositivo eletrônico transmissor (1) e pelo menos um dispositivo eletrônico receptor (2) em uma comunicação bidire- cional.

16. Sistema de comunicação de dados e comandos entre com- pressor de capacidade variável e termostato eletrônico para um sistema de refrigeração, de acordo com as reivindicações 14 e 15, caracterizado pelo fato de que a modulação da grandeza elétrica (Srede) é feita através do dis- positivo eletrônico transmissor (1) e a demodulação do sinal de informação modulada (Sx) é feita através do dispositivo receptor (2).

17. Sistema de comunicação de dados e comandos entre com- pressor de capacidade variável e termostato eletrônico para um sistema de refrigeração, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que o dispositivo eletrônico transmissor (1) é um componente ou circuito ele- trônico, isolado ou não, capaz de modular a grandeza elétrica Srede. e o dis- positivo eletrônico receptor (2) é um componente, ou circuito eletrônico, iso- lado ou não, capaz de adequar a grandeza Srede modulada, para correta in- terpretação dos dados pelos respectivos circuitos de controle.

18. Método de comunicação de dados e comandos entre com- pressor de capacidade variável e termostato eletrônico para um sistema de refrigeração, o compressor compreendendo pelo menos uma unidade inver- sora de frequência (100) associada eletricamente a um motor elétrico do compressor, o termostato eletrônico (200) sendo associado eletricamente à unidade inversora de frequência (100), o termostato eletrônico (200) e a uni- dade inversora de frequência (100) sendo alimentados por uma fonte de ten- são alternada (15), o método sendo caracterizado pelo fato de que compre- ende as seguintes etapas: - informar à unidade inversora de frequência (100), por meio do termostato eletrônico (200), uma condição térmica de setpoint do sistema de refrigeração, em um primeiro instante de comunicação (t-ιο), a partir do envio de um sinal de informação modulada (Sx) a partir de uma única via de comu- nicação de dados (50), - informar ao termostato eletrônico (200), por meio da unidade inversora (100), pelo menos um valor de grandeza elétrica medida, em um segundo instante de comunicação (t2o), a partir do envio de um sinal de in- formação modulada Sx usando a única via de comunicação de dados (50),

19. Refrigerador caracterizado pelo fato de que compreende pe- lo menos um sistema de comunicação de dados entre compressor de capa- cidade variável e termostato eletrônico conforme definido nas reivindicações 1a 17.