ES2197116T3 - Generador de señales y unidad de control para la deteccion de señales del generador de señales. - Google Patents
Generador de señales y unidad de control para la deteccion de señales del generador de señales.Info
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Abstract
Un generador de señales que comprende: una pluralidad de conmutadores (102, 406, 408, 506, 606, 608, 704, 806, 808) adaptados para ser acoplados a una fuente de CA, teniendo la fuente una forma de onda de una señal de la fuente de corriente alterna; cada conmutador está en serie con un dispositivo de un conmutador disparado por un umbral de voltaje (104, 106, 401, 402, 501, 502, 601, 602, 610, 612, 701, 801, 802, 804) que comprende al menos uno de un diodo Zener, diac, triac, y un rectificador controlado de silicio; generando el generador de señales una salida cuando uno de la pluralidad de conmutadores es accionado, representando la salida una señal codificada en forma exclusiva dependiente de cual sea el conmutador accionado de la pluralidad de conmutadores, comprendiendo la salida una parte seleccionada de la forma de onda de la señal de la fuente de corriente alterna, durante un ciclo de la forma de onda de la señal de la fuente de corriente alterna.
Description
Generador de señales y unidad de control para la
detección de señales del generador de señales.
La presente invención está relacionada
generalmente con un generador de señales capaz de generar una
pluralidad de señales de control y un circuito detector para
detectar las señales de control generadas por el generador de
señales. Más incluso particularmente, la invención está relacionada
con los generadores de señales que pueden ser fabricados a bajo
costo.
Son conocidos los generadores de señales capaces
de enviar señales de órdenes. La figura 1 muestra un regulador de
intensidad de la luz 12 de caja mural de conexiones de una lámpara
eléctrica, acoplado a un generador de señales remoto 10 a través de
dos conductores 14 y 16. El regulador de intensidad de la luz de
caja mural de conexiones y el generador de señales remoto están
disponibles por el consignatario de la presente invención, y
conocido como regulador de intensidad de la luz Maestro y regulador
accesorio de intensidad de luz. El regulador de intensidad de la
luz de caja mural de conexiones comprende un detector de señales
32 capaz de recibir y decodificar tres señales discretas generadas
por el generador de señales 10. Las señales se generan cuando un
usuario acciona los conmutadores de contacto momentáneo ``T'',
``R'', ó ``L''. El conmutador ``R'' genera la señal mostrada en la
figura 2A al ser accionado, lo cual provoca que el regulador de
intensidad de la luz incremente la intensidad de la luz de la carga
acoplada 20. El conmutador ``L'' genera la señal mostrada en la
figura 2B al ser accionado, lo cual provoca la disminución de la
intensidad de la luz de la carga acoplada 20. El conmutador ``T''
genera la señal mostrada en la figura 2C al ser accionado, lo cual
provoca que el regulador de intensidad de la luz de la caja mural
de conexiones 12 active una intensidad de luz preajustada, pasar a
una intensidad máxima, desvanecerse la intensidad lentamente o
desvanecerse la intensidad rápidamente. Cada vez que se acciona el
conmutador ``T'', la señal generada y enviada al decodificador de
señales 32 es siempre la misma. Para provocar que el regulador de
intensidad de la luz reaccione en forma diferente al cierre del
conmutador ``T'', el usuario tiene que accionar el conmutador ``T''
en forma distinta. Cuando un usuario acciona los conmutadores ``R'',
``L'' ó ``T'', el detector de señales 32 recibe realmente una
cadena de señales porque el usuario usualmente no es capaz de
accionar y liberar los conmutadores en menos de un ciclo de la
corriente de la red eléctrica (16 mseg en una línea de 60 Hz). La
señal se genera solamente en tanto que el conmutador esté
cerrado.
Un microcomputador 28 en el regulador de
intensidad 12 de la luz de la caja mural de conexiones es capaz de
determinar la duración del tiempo en que el conmutador ``T'' ha sido
accionado y si el conmutador ``T'' ha sido accionado y liberado una
pluralidad de veces en rápida sucesión. El microcomputador está
programado para observar la presencia o ausencia de una señal de
medio ciclo de corriente alterna procedente del detector de señales
32 en un periodo fijo de tiempo después de cada cruce por cero de la
línea de corriente alterna, preferiblemente de 2 mseg. El
microcomputador observa solo una vez durante cada medio ciclo. La
ventaja del generador de señales del arte previo es su bajo costo.
El inconveniente de este tipo de generador de señales es que existe
un número limitado de señales que pueden ser generadas sin precisar
de que el usuario accione el mismo actuador repetidamente o que
accione el actuador durante un periodo largo de tiempo con el fin de
ejecutar funciones adicionales. Los detalles de un generador de
señales de acuerdo con el arte previo se exponen en la patente de
los EE.UU. número 5248919, cuya exposición completa se incorpora
aquí como referencia. Existe una necesidad de un generador de
señales de bajo costo que no precise que el usuario accione el mismo
actuador de formas diferentes para iniciar funciones múltiples.
Son conocidos también los reguladores de lámparas
de control de fases que utilizan un dispositivo de semiconductores
para controlar la fase de una forma de onda de corriente alterna,
suministrada a una lámpara eléctrica para controlar por tanto la
intensidad de la lámpara. Estos reguladores de intensidad del
control de fases no se consideran normalmente como generadores de
señales del tipo aquí expuesto. Adicionalmente, dichos reguladores
de intensidad de control de fases, hasta que se desactivan, generan
una forma de onda de corriente alterna con la forma de la fase en
forma continua, a diferencia del generador de señales descrito
anteriormente en relación con la figura 1.
Otros generadores de señales del arte previo
pueden generar una pluralidad de señales de control, pero
requieren un microprocesador en el generador de señales que
convierta las actuaciones del actuador en señales digitales para su
procesamiento por otro microprocesador. El inconveniente de este
tipo de generador de señales es el costo añadido del microprocesador
y de su fuente de alimentación asociada.
En consecuencia, existe la necesidad de un
generador de señales de bajo costo que solucione los inconvenientes
del arte previo.
Es un objeto de la presente invención el
proporcionar un generador de señales que sea capaz de generar una
pluralidad de señales de control diferentes.
Un objeto adicional incluso de la presente
invención es proporcionar un generador de señales que pueda ser
fabricado a bajo costo.
Es otro objeto adicional de la presente invención
el proporcionar un generador de señales que genere señales de
control exclusivas basándose en las partes de formas de onda de
corriente alterna.
Es otro objeto adicional de la presente invención
el proporcionar un circuito sensor para detectar las señales de
control generadas por el circuito del generador de señales de
acuerdo con la presente invención.
Es incluso otro objeto adicional de la presente
invención el proporcionar un generador de señales que requiera
solamente dos cables para la conexión a un circuito sensor.
Los objetos anteriores y otros objetos se
consiguen mediante un generador de señales que comprende un
conmutador en serie con al menos un diodo Zener y un diac, generando
el generador de señales una salida al ser accionado el conmutador,
teniendo la salida una zona en la que la corriente es
substancialmente constante.
Los objetos anteriores y otros objetos se
consiguen también mediante un generador de señales que comprende al
menos uno de un diodo Zener y un diac, generando el generador de
señales una salida cuando se acciona un conmutador en serie con al
menos uno de un diodo Zener y un diac, teniendo la salida una zona
en la que la corriente es substancialmente constante.
Los objetos anteriores y otros se consiguen
también mediante un circuito de un generador de señales acoplable a
una fuente de CA que comprende un circuito sensor, un circuito de
control, generando el circuito de control una señal cuando el
circuito sensor recibe una señal de CA que tiene una zona en la que
la corriente es substancialmente constante.
Los objetos anteriores y otros se consiguen
también mediante un circuito generador de señales acoplado a una
fuente de CA, comprendiendo el circuito al menos un primer
dispositivo de conmutador acoplado al suministro de CA, al menos un
dispositivo de conmutador disparable acoplado al primer dispositivo
del conmutador; provocando la operación del primer dispositivo del
conmutador que el mencionado dispositivo de conmutador disparable
se dispare en respuesta al suministro de CA con un voltaje
predeterminado, proporcionando al menos una parte de una forma de
onda del suministro de CA como señal de control y en el que la
señal de control termina dentro de un periodo de tiempo
predeterminado después de que termine la operación del primer
dispositivo del conmutador. El dispositivo del conmutador disparable
puede ser un diodo Zener, un diac, o bien puede ser un dispositivo
de conmutación de semiconductores teniendo un electro de control,
por ejemplo, un triac, SCR (diodo de silicio controlado), o un una
versión optoacoplada de tales dispositivos de conmutación.
Los objetos anteriores y otros objetos se
consiguen también mediante un circuito para la detección del
voltaje y corriente procedentes de un circuito generador de señales
que genere una pluralidad de señal de control exclusivas basándose
en un voltaje de suministro de CA, comprendiendo el circuito sensor
un detector que detecta el nivel del voltaje o el nivel de la
corriente en una línea que acopla el circuito sensor y el generador
de señales, y generando una señal detectada; un controlador para
provocar que el mencionado detector detecte el nivel del voltaje o
el nivel de la corriente en una pluralidad de instantes en un
semiciclo del voltaje de suministro de CA; proporcionando el
controlador una señal de control basada en la señal detectada.
El sumario anterior así como también la siguiente
descripción detallada de las realizaciones preferidas se
comprenderán mejor al ser leídos conjuntamente con los dibujos
adjuntos. Para los fines de la ilustración de la invención, se
muestra en los dibujos una realización que es la preferida en la
actualidad, en la que los numerales iguales representan partes
similares a través de la totalidad de las vistas de los dibujos,
comprendiéndose no obstante que la invención no está limitada a los
métodos e instrumentos específicos expuesto. En los dibujos:
La figura 1 es un diagrama de bloques de un
generador de señales acoplado a un regulador de intensidad de la
luz en una caja mural de conexiones, de acuerdo con el arte
previo.
Las figuras 2A, 2B y 2C son gráficos de las
salidas del generador de señales de la figura 1.
La figura 3 es un diagrama esquemático
simplificado de una primera realización de un generador de señales
y un diagrama de bloques de un decodificador de señales de acuerdo
con la presente invención.
La figuras 4A, 4B, 4C, 4D y 4E son gráficos de
las salidas del generador de señales de la figura 3.
La figura 5 es un diagrama esquemático
simplificado de una segunda realización de un generador de señales
de acuerdo con la presente invención.
Las figuras 6A, 6B, 6C, 6D y 6E muestran
realizaciones adicionales de generadores de señales de acuerdo con
la invención.
Las figuras 7A, 7B, 7C, 7D y 7E muestran formas
de onda de los circuitos de las figuras 6A, 6B, 6C, 6D y 6E,
respectivamente.
Las figuras 8A y 8B muestran la forma en que la
unidad de control decodifica las señales de control generadas por
el generador de señales para dos ejemplos.
Se hace referencia de nuevo a los dibujos, en los
que la figura 3 muestra un generador de señales remoto 100 acoplado
a una unidad de control 200 con los conductores 112 y 114. La
unidad de control 200 puede ser, tal como se muestra, una unidad de
un motor de persiana de ventana motorizada, que controla una
persiana de ventana acoplada. No obstante, la unidad de control 200
puede ser una unidad de control que controle otros dispositivos
eléctricos, según se desee. La unidad de control 200 está provista
con alimentación de corriente alterna (24 V de CA) a partir de un
transformador 400. El generador de señales remoto 100 comprende
una pluralidad de conmutadores momentáneos 102A - 102H. Se
suministra una señal a la unidad de control 200 solo cuando se han
accionado uno o más de conmutadores 102A - 102H. Cada conmutador
puede ser un conmutador mecánico de contacto momentáneo, un
conmutador de tacto, o cualquier otro conmutador apropiado. Por
ejemplo, los conmutadores pueden tener realimentación al tacto o
conmutadores de tacto por capacitancia. Los conmutadores pueden ser
también conmutadores de semiconductores, por ejemplo, transistores,
controlados a sí mismos por una señal de control. En serie con el
conmutador 102A se encuentra un diodo 104A con el ánodo acoplado al
circuito sensor 202 y con el cátodo acoplado al conmutador. En serie
con el conmutador 102B se encuentra un diodo 104B con el cátodo
acoplado al circuito sensor 202 y el ánodo acoplado al conmutador.
No existen diodos en serie con el conmutador 102C. En serie con el
conmutador 102D se encuentra un diodo 104D con el ánodo acoplado al
conmutador y un diodo Zener 106D, con el ánodo acoplado al circuito
sensor 202. En serie con el conmutador 102E se encuentra un diodo
104E con el cátodo acoplado al conmutador y un diodo Zener 106E con
el cátodo acoplado al circuito sensor 202. En serie con el
conmutador 102F se encuentra un diodo Zener 106F con el ánodo
acoplado al circuito sensor 202 y el cátodo acoplado al conmutador.
En serie con el conmutador 102G se encuentra un diodo Zener 106G
con el cátodo acoplado al circuito sensor 202 y el ánodo acoplado al
conmutador. En serie con el conmutador 102H se encuentran dos
diodos Zener 106H1 y 106H2 con el ánodo del diodo Zener 106H1
acoplado al circuito sensor 202 y el ánodo del diodo Zener 106H2
acoplado al conmutador. En la realización preferida, los diodos
104A, 104B, 104D y 104E son del tipo 1N914, y los diodos Zener
106D, 106E, 106F, 106G, y 106H1 y 106H2 son del tipo MLL961B con un
voltaje de ruptura de 10V.
Alternativamente, los diodos Zener 106D, 106E,
106F, 106G, 106H1 y 106H2 pueden ser reemplazados con diacs del
valor adecuado con el fin de realizar la presente invención.
La unidad de control 200 comprende un circuito
sensor 202, un circuito de control 204 que controla, por ejemplo,
un motor 206, un circuito monitor del voltaje de la fuente 208, una
fuente de alimentación 210, y los conmutadores locales opcionales
212 provistos para funciones de control, tal como las mismas
funciones de control controladas por el generador de señales 100 y/o
funciones adicionales. El circuito sensor 202 detecta la corriente
que circula entre la fuente de CA 400 y el generador de señales
100.
El circuito sensor 202 detecta la dirección de
esta corriente, es decir, si es una corriente directa, una
corriente inversa o una corriente substancialmente cero. Cuando la
corriente circula a través del circuito sensor 202, el circuito
sensor envía una señal al circuito de control 204 en la línea 250.
En una realización, el circuito sensor 202 detecta la corriente.
Alternativamente, el circuito sensor 202 podría detectar el
voltaje. El monitor del voltaje de la fuente 208 señaliza el
circuito de control 204 cuando el circuito de control 204 tiene que
leer el circuito sensor. En la realización preferida, el monitor del
voltaje de la fuente señaliza el circuito de control 204 en la
línea 256, para leer el circuito sensor dos veces durante cada medio
ciclo. El circuito sensor es leído primeramente antes de que el
voltaje del transformador 400 sea suficientemente alto para activar
en conducción un diodo Zener en el generado de señales 100. El
circuito sensor es leído entonces después de que el voltaje del
transformador 400 sea suficientemente alto para activar en
conducción un diodo Zener en el generador de señales 100. De esta
forma, puede hacerse la determinación del perfil de la forma de onda
del circuito generador de señales 100. En la realización preferida,
el monitor del voltaje de la fuente señaliza el circuito de control
204 para leer el circuito sensor en instantes predefinidos después
de cada cruce por cero, por ejemplo, en dos instantes después de
cada cruce por cero, cuando la alimentación de corriente alterna sea
de 4,7 voltios y de nuevo alcance a los 18,0 voltios.
Basándose en esta especificación, los circuitos
para implementar las técnicas para detectar y procesar las señales
recibidas desde el generador de señales 100 aquí descrito, pueden
ser construidos fácilmente por aquellos técnicos especializados en
el arte, y en consecuencia se omite la exposición detallada de los
circuitos de la unidad de control 20.
En una realización de control de un motor, es más
preferido que el circuito de control 204 incluya un microprocesador
que opere bajo el control de un programa de software almacenado,
para generar señales de salida en la línea 252 al motor 206, para
provocar que gire en un sentido directo o inverso. En la
realización preferida, el microprocesador es un Motorola
MC68HC705C9A.
El circuito de control 204 está alimentado por
una fuente de alimentación adecuada 210 acoplada a una fuente de
CA. El circuito monitor del voltaje de la fuente 208 proporciona una
señal al circuito de control 204 concerniente a cual es el
semiciclo (positivo o negativo) de la fuente de CA que está
presente en un instante en particular, y una señal representativa
del inicio de cada semiciclo.
Las formas de onda generadas cuando se accionan
los conmutadores 102A, 102B y 102C son las mismas que las mostradas
en las figuras 2A, 2B y 2C, respectivamente. La forma de onda
generada cuando el conmutador 102A es accionado es media onda
sinusoidal solo en el semiciclo positivo, y la forma de onda
generada cuando se acciona el conmutador 102B es media onda
sinusoidal solo en el semiciclo negativo. La forma de onda generada
cuando se acciona el conmutador 102C es una onda sinusoidal
completa. En la realización preferida de la presente invención que
opera a partir de un suministro de 60 Hz, se puede generar un
impulso de 8,33 mseg de duración durante el semiciclo positivo al
accionar el conmutador 102A, y puede generarse un impulso de 8,33
mseg de duración durante el semiciclo negativo al accionar el
conmutador 102B. Los impulsos consecutivos de 8,33 mseg de
duración pueden generarse cuando se accione el conmutador 102C. El
microcomputador 210 necesita observar la señal entrante durante
varios ciclos de la línea, con el fin de determinar debidamente que
conmutador o conmutadores han sido accionados. Aunque las figuras de
los dibujos muestran solo un semiciclo o un ciclo completo, se
comprende que el generador de señales 100 generará repetidamente
las señales 2A, 2B o 2C en tanto que se accione el conmutador.
Las formas de onda generadas cuando se accionan
los conmutadores 102D, 102E, 102F, 102G y 102H se muestran en las
figuras 4A, 4B, 4C, 4D y 4E, respectivamente. La forma de onda
generada cuando el conmutador 102D es accionado, es de un semiciclo
sinusoidal solo en el semiciclo negativo retardado en un periodo
de tiempo después del cruce por cero y terminando en un periodo de
tiempo anterior al siguiente cruce por cero. Véase la figura 4A. La
forma de onda generada cuando es accionado el conmutador 102E es una
semionda sinusoidal solo en el semiciclo positivo iniciándose con
un periodo de tiempo retardado después del cruce por cero, y
terminando en un periodo de tiempo antes del siguiente cruce por
cero. Véase la figura 4B. La corriente de pico según lo ilustrado
es aproximadamente de 12,4 mA.
La forma de onda generada cuando se acciona el
conmutador 102F es una semionda sinusoidal con el semiciclo
positivo seguido por una semionda sinusoidal en el semiciclo
negativo retardado en una periodo de tiempo después del cruce por
cero, y terminando con un periodo de tiempo antes del siguiente
cruce por cero. Véase la figura 4C. La corriente de pico en el
semiciclo positivo es aproximadamente 20 mA y la corriente de pico
en el semiciclo negativo es aproximadamente de 12,5 mA.
La forma de onda generada cuando se acciona el
conmutador 102G es una semionda sinusoidal con el semiciclo
positivo retardado en un periodo de tiempo después del cruce por
cero, y terminando con un periodo de tiempo antes del siguiente
cruce por cero, seguido por una semionda sinusoidal en el semiciclo
negativo. Véase la figura 4D.
La forma de onda generada al accionar el
conmutador 102H es una semionda sinusoidal en el semiciclo
positivo retardado un periodo de tiempo después del cruce por cero,
y terminando en un periodo de tiempo previo al siguiente cruce por
cero, seguido por el semiciclo negativo retardado en un periodo de
tiempo después de cruce por cero, y terminando en un periodo de
tiempo previo al siguiente cruce por cero. Véase la figura 4B.
En el caso de las figuras 4A y 4B cada forma de
onda tiene una zona de una corriente substancialmente constante, y
en particular de una zona de corriente cero antes de que el
dispositivo de conmutación del diodo Zener conmute para ser activado
en su voltaje de conducción Adicionalmente, al igual que en las
figuras 2A a 2C, la forma de onda mostrada o una parte de la misma
se repite en tanto que se accione el conmutador.
La figura 5 muestra un diagrama esquemático
simplificado de otro generador de señales 300 de bajo costo. El
generador de señales 300 opera de forma similar al generador de
señales de la figura 3. La diferencia es que el generador de
señales 300 no tiene conmutadores. El generador de señales recibe
los cierres del conmutador o las señales de control desde una fuente
externa tal como se muestra en 301. La fuente externa puede ser una
pluralidad de conmutadores situados en forma remota o bien puede ser
otro controlador que esté enviando señales de control. Por ejemplo,
un detector de incendios o un sistema de alarma antirrobo podría
enviar una señal hacia el generador de señales 300 para controlar un
dispositivo. Como ejemplo, en el caso de un incendio, podrían ser
levantadas todas las persianas motorizadas de las ventanas.
Las figuras 6A - 6E muestran realizaciones
adicionales de los circuitos generadores de señales de acuerdo con
la presente invención. Estos circuitos utilizan dispositivos de
conmutación con semiconductores que tiene electrodos de control
controlados por un circuito de disparo. La figura 6A muestra un
circuito de un generador de señales que utiliza un triac 401 y un
circuito de disparo que comprende el diac 402, un condensador 404
y las resistencias R1 y R2, acoplada cada una a un conmutador de
contacto momentáneo 406 y 408, respectivamente. En este circuito,
el triac 401 se dispara con una fase dada en la forma de onda de CA
para proporcionar formas de onda exclusivas de la corriente.
Cambiando los valores de R1 y R2 se varía el instante en el cual se
enclava el triac 401. El condensador 404 y las resistencias R1 y R2
forman circuitos de constantes de tiempo. Cuando cualquiera de los
conmutadores momentáneos 406 ó 408 son accionados, el voltaje en la
unión del condensador 404 y las resistencias aumenta gradualmente
de acuerdo con la constante de tiempo determinada por la
resistencia R1 ó R2 y por la capacitancia del condensador 404. Una
vez que el voltaje alcanza un valor suficiente para disparar el
diac 402, el diac entra en conducción provocando que conduzca el
triac 401. Debido a que el triac es bidireccional, el triac
conducirá durante ambos semiciclos positivo y negativo. Las formas
de onda generadas por este circuito cuando se accionan los
conmutadores 406 ó 408 son las mostradas en la figura 7A para los
dos valores diferentes de resistencias según se muestra en la
figura 7A(a) y figura 7A(b). El comienzo de la
conducción depende del valor de la resistencia. En contraste con el
circuito de la figura 3, el circuito de la figura 6A genera una
forma de onda que tiene flancos ascendentes abruptos en el instante
en que el triac comienza a conducir. Ambas tienen, no obstante, una
zona en que la corriente es substancialmente constante.
La figura 6B muestra otra zona de un circuito
generador de señales de acuerdo con la invención. En este circuito
generador de señales, un diodo Zener 502 dispara a un triac 501
cuando se acciona un conmutador de contacto momentáneo 506 y
generándose una señal. La forma de onda del circuito de la figura
6B es la mostrada en la figura 7B. Una vez que se alcanza el
voltaje Zener de conducción, el triac 501 entra en conducción. La
forma de onda de la figura 7B muestra que existe un flanco
ascendente abrupto para el semiciclo positivo que tiene lugar
cuando se alcanza el voltaje de inicio de la conducción. Durante el
semiciclo negativo, el diodo Zener conduce como un diodo
convencional, de forma que el triac 501 se activa en conducción
durante el semiciclo negativo completo. El tiempo de conducción
del triac puede ser cambiado y en consecuencia cambiándose la
posición del flanco ascendente abrupto de la forma de onda de la
figura 7B, generándose así diferentes señales de control, mediante
el cambio del diodo Zener utilizado, es decir, utilizando un diodo
Zener que tenga un voltaje diferente de inicio de la
conducción.
La figura 6C muestra otra realización utilizando
un triac 601 y varios diodos convencionales y diodos Zener. El
diodo Zener 602 y un contacto momentáneo 606 están conectados en
serie a la puerta del triac 601. Conectados adicionalmente a la
puerta del triac 601 se encuentran un diodo 610 y un diodo Zener
adicional 612 y un contacto momentáneo 608 en serie. La actuación
del conmutador 606 genera la señal de la figura 7C(a). El
instante en que el triac entra en conducción puede ser retardado
mediante la utilización de diodos Zener que tengan un voltaje
variable de entrada en conducción.
Cuando se acciona el conmutador 608, solo se
genera el semiciclo positivo con un flanco ascendente abrupto
porque el diodo 610 impide que circule ninguna corriente cuando está
presente el semiciclo negativo de la forma de onda de CA. Véase la
figura 7C(b).
La figura 6D muestra el uso de un diodo Zener en
un circuito generador de señales para hacer entrar en conducción
un SCR (diodo controlado de silicio). El circuito comprende un SCR
701 y un diodo Zener 702. Se proporciona un contacto momentáneo 704.
Cuando se acciona el contacto momentáneo 704, el SCR es disparado
una vez que se supera el voltaje de entrada en conducción del diodo
Zener 702 durante el semiciclo positivo. La figura 7D muestra la
forma de onda generada por el circuito generador de señales de la
figura 6D. En contraste con el circuito del triac, debido a que el
SCR es unidireccional, solo se genera un semiciclo positivo. Para
generar el semiciclo negativo, la dirección de conducción del SCR 70
podría ser invertida y el diodo Zener estaría polarizado en forma
opuesta a la mostrada en la figura 6D.
La figura 6E muestra otro circuito generador de
señales de acuerdo con la invención que utiliza el SCR 801 y dos
diodos Zener 802 y 804, y los contactos momentáneos 806 y 808. Los
diodos Zener 802 y 804 tienen voltajes de inicio de conducción de V
y 2V, respectivamente. En consecuencia, el SCR 801 conduce cuando
se accionan los conmutadores momentáneos 806 y 808 en los instantes
determinados por el voltaje de entrada en conducción de los diodos
Zener. Las formas de onda generadas son las mostradas en la figura
7(E)(a) y (b). La forma de onda provocada por el
accionamiento del conmutador 808 tendría un flanco ascendente
abrupto en comparación con la forma de onda del conmutador 806. Con
el fin de generar una señal durante el semiciclo negativo, los
diodos Zener y el diodo SCR se polarizarían en forma inversa.
Los diodos Zener 502, 602, 604, 702, 802 y 804
pueden ser reemplazados alternativamente con diacs de los valores
adecuados con el fin de efectuar la realización de la presente
invención.
Las figuras 8A y 8B muestran ejemplos de la
operación del circuito sensor 202 bajo el control del circuito de
control 204 y del circuito monitor del voltaje de la fuente 208. La
figura 8A muestra un ejemplo de una señal de control del circuito
de generación de señales de la figura 6A. La forma de onda se
muestra un periodo T. Este circuito genera una señal de control que
tiene un flanco ascendente abrupto una vez que entra en conducción
el triac 401. Tal como se ha expuesto, el circuito sensor 202 puede
ser controlado por el circuito de control 204 para generar o
muestrear la corriente o el voltaje en la línea 112, con antelación
al disparo del triac 401, en un instante t1 y después de disparar
el triac en el instante t2 en cada semiciclo. La temporización puede
ser controlada para que se produzca en instantes predefinidos
después de los cruces por cero. En consecuencia, en un instante
previo al disparo del triac, el circuito sensor detectaría la no
existencia de voltaje o de corriente en la línea 112. Después de
dispararse el triac en el instante t2, el circuito sensor 202
detectaría un voltaje o corriente presentes en la línea 112. De
forma similar, en el instante t3 y t4, el circuito sensor 202
detectaría la no existencia de señal presente en t3, y de una señal
negativa presente en t4. El circuito sensor sería por tanto capaz
de detectar la presencia de la señal exclusiva provista por el
circuito generador de señales de la figura 6A. Si el circuito
generador de señales de la figura 6A fuera utilizado con los demás
circuitos generadores de señales de las figuras 6B, 6C, 6D, 6E o
los de la figura 3, en cada caso, el circuito sensor de señales 202
detectaría una señal exclusiva que podría ser utilizada para
controlar una función en particular.
Volviendo a la figura 8B, por ejemplo, se
muestran las señales de control iguales a la señal de la figura 4D,
generadas por el accionamiento de un conmutador 102G acoplado en
serie con un diodo Zener 106G de la figura 3. En el instante t1,
antes de que se dispare el diodo Zener 106G, no se detectaría
ninguna señal. En el instante t2, después de dispararse el diodo
Zener 106G, se detectaría una señal. En los instantes t3 y t4, se
detectarían una señal negativa puesto que el diodo Zener 106G
estaría conduciendo durante el semiciclo negativo. En consecuencia,
la señal exclusiva suministrada por un circuito de control que tenga
el diodo Zener 106G y el contacto momentáneo 102G acoplados en
serie tal como se muestra en la figura 3 podría estar determinada
exclusivamente por el circuito detector 202 y utilizada por el
circuito de control 204 para controlar una función
especificada.
El circuito monitor del voltaje de la fuente 208
se emplea para informar al circuito de control 204 de los instantes
apropiados para el muestreo, es decir, el circuito monitor del
voltaje de la fuente 208 puede determinar los cruces por cero,
permitiendo así que el circuito de control 204 implemente las
muestras en los instantes t1, t2, t3 y t4, tal como se muestra.
De forma similar, para cada una de las señales de
control exclusivas mostradas en las figuras 7A - 7E así como
también en las figuras 2A - 2C y 4A- 4E, el circuito sensor 202 es
capaz de determinar en forma exclusiva la presencia de la señal
codificada en forma exclusiva, y controlar por tanto la función
apropiada tal como es controlada por dicha señal de control.
Tal como se ha expuesto anteriormente en su
totalidad, la presente invención proporciona un nuevo circuito que
puede generar una pluralidad de señales de control a través de
solamente dos cables y un circuito que puede decodificar estas
señales de control. La presente invención puede ser realizada en
otras formas específicas sin desviarse del espíritu o de los
atributos esenciales de la misma, y en consecuencia, se hace
referencia a las reivindicaciones adjuntas, en lugar de hacerlo a
la memoria anterior, en las que se indica el alcance de la
invención.
Claims (33)
1. Un generador de señales que comprende:
una pluralidad de conmutadores (102, 406, 408,
506, 606, 608, 704, 806, 808) adaptados para ser acoplados a una
fuente de CA, teniendo la fuente una forma de onda de una señal de
la fuente de corriente alterna;
cada conmutador está en serie con un dispositivo
de un conmutador disparado por un umbral de voltaje (104, 106, 401,
402, 501, 502, 601, 602, 610, 612, 701, 801, 802, 804) que
comprende al menos uno de un diodo Zener, diac, triac, y un
rectificador controlado de silicio;
generando el generador de señales una salida
cuando uno de la pluralidad de conmutadores es accionado,
representando la salida una señal codificada en forma exclusiva
dependiente de cual sea el conmutador accionado de la pluralidad de
conmutadores, comprendiendo la salida una parte seleccionada de la
forma de onda de la señal de la fuente de corriente alterna, durante
un ciclo de la forma de onda de la señal de la fuente de corriente
alterna.
2. El generador de señales de la reivindicación
1, en el que el generador de señales comprende dos y solamente dos
conductores (112, 114) para la conexión a un circuito sensor (202),
acoplado el circuito sensor a la fuente de CA (400).
3. El generador de señales de la reivindicación
1, en el que al menos un conmutador comprende un conmutador
táctil.
4. El generador de señales de la reivindicación
1, en el que al menos un conmutador comprende un conmutador de
semiconductor.
5. El generador de señales de la reivindicación
1, en el que al menos un conmutador comprende un conmutador de
contacto momentáneo (102, 406, 408, 506, 606, 608, 704, 806,
808).
6. El generador de señales de la reivindicación
1, en el que la salida tiene una zona con una corriente
substancialmente constante, en el que la corriente substancialmente
constante es una corriente cero.
7. El generador de señales de la reivindicación
1, que comprende además:
la operación de al menos uno de la pluralidad de
conmutadores que provoca el disparo del mencionado dispositivo del
conmutador disparado, en respuesta a la fuente de CA con un voltaje
predeterminado, proporcionando por tanto al menos una parte de una
forma de onda de la fuente de CA como señal de control y en la que
la señal de control termina dentro de un periodo de tiempo
predeterminado después de terminar la operación del primer
dispositivo del conmutador, y además en el que cada uno de la
pluralidad de conmutadores proporciona una señal de control
exclusiva, que comprende al menos un semiciclo de la forma de onda
de la fuente de CA que es diferente de la señal de control
suministrada por cada uno de la mencionada pluralidad de
conmutadores.
8. El generador de señales de la reivindicación
7, en el que el periodo de tiempo predeterminado es un ciclo de la
línea del suministro de CA.
9. El generador de señales de la reivindicación
7, en el que el dispositivo del conmutador disparado comprende un
diodo Zener (106, 502, 602, 612, 702, 802, 804).
10. El generador de señales de la reivindicación
8, que comprende además un diodo (104D, 104E) acoplado en serie con
el diodo Zener y al menos uno de los conmutadores.
11. El generador de señales de la reivindicación
8, que comprende además un diodo Zener adicional, en el que el
diodo Zener adicional está polarizado en forma inversa al diodo
Zener (106H1, 106H2).
12. El generador de señales de la reivindicación
7, en el que el dispositivo del conmutador disparado comprende un
conmutador de semiconductores (401, 501, 601, 701, 801) que tiene
un electrodo de control, estando el electrodo de control acoplado a
un circuito de disparo.
13. El generador de señales de la reivindicación
12, en el que el circuito de disparo comprende un circuito de
constante de tiempo (R1, R2, 404), acoplado en serie con al menos
uno de los conmutadores.
14. El generador de señales de la reivindicación
13, en el que le circuito de la constante de tiempo está acoplado
al electrodo de control para disparar el conmutador de
semiconductores.
15. El generador de señales de la reivindicación
14, en el que el conmutador de semiconductores comprende un
triac.
16. El generador de señales de la reivindicación
15, comprendiendo además un diac (402) acoplado entre el circuito
de la constante de tiempo y el electrodo de control.
17. El generador de señales de la reivindicación
12, en el que el circuito de disparo comprende un diodo Zener
(502).
18. El generador de señales de la reivindicación
12, en el que al menos uno de los conmutadores está acoplado en
serie con el conmutador de semiconductores.
19. El generador de señales de la reivindicación
12, en el que al menos uno de los conmutadores está acoplado en
serie con el circuito de disparo.
20. El generador de señales de la reivindicación
19, en el que el circuito de disparo comprende un diodo Zener
(602, 612, 802, 804).
21. El generador de señales de la reivindicación
12, en el que el conmutador de semiconductores comprende un
rectificador controlado de silicio (701, 801).
22. El generador de señales de la reivindicación
1, en el que la salida comprende al menos:
un semiciclo que tiene los cruces por cero
separados más cerca conjuntamente que la forma de onda de la señal
de la fuente de la corriente alterna;
dos semiciclos en que un semiciclo tiene los
cruces por cero separados más cerca conjuntamente que la forma de
onda de la señal de la fuente de corriente alterna; y
dos semiciclos en los que ambos semiciclos tiene
los cruces por cero separados más cerca conjuntamente que la forma
de onda de la señal de la fuente de corriente alterna.
23. El generador de señales de la reivindicación
1, en el que la salida comprende al menos una parte de un semiciclo
de la forma de onda de la señal de la fuente de corriente alterna,
teniendo dicha parte un estado de conducción retardado provocado por
el mencionado dispositivo del conmutador disparado por el umbral de
voltaje, por lo que el estado de conducción retardado comprende una
parte de estado de conducción en forma de flanco.
24. El generador de señales de la reivindicación
1, en el que el dispositivo del conmutador disparado por el umbral
de voltaje comprende un diodo Zener (106, 502, 602, 612, 702, 802,
804).
25. El generador de señales de la reivindicación
22, que comprende además:
un circuito sensor (202),
un circuito de control acoplado al circuito
sensor (204),
en el que el circuito de control (204) genera una
señal de control seleccionada (252) cuando el circuito sensor
recibe la mencionada salida.
26. El generador de señales de la reivindicación
25, en el que el circuito de control (204) obtiene muestras a
partir del circuito sensor (202) en una pluralidad de instantes
predefinidos en cada semiciclo de la señal codificada con el fin
de determinar una forma de onda de la salida.
27. El generador de señales de la reivindicación
25, en el que el circuito sensor (202) detecta una duración y la
polaridad de la mencionada salida.
28. Un método para codificar una señal que
comprende las etapas de:
acoplar una forma de onda de CA a un circuito
generador de señales;
codificar con el circuito generador de señales
la forma de onda de CA como una señal codificada mediante el
accionamiento de una pluralidad de conmutadores (102, 406, 408, 506,
606, 608, 704, 806, 808), en el que cada conmutador proporciona una
parte exclusiva de un ciclo de la forma de onda de CA como la señal
codificada, y varias partes exclusivas que incluyen lo
siguiente:
- (a)
- un semiciclo de la forma de onda de CA;
- (b)
- una parte de un semiciclo de la forma de onda de CA, teniendo la parte exclusiva los cruces por cero que están separados en forma más cercana en conjunto que los cruces por cero de la forma de onda de CA; y
- (c)
- un semiciclo de la forma de onda de CA que tiene un estado de conducción retardado.
29. El método de la reivindicación 28, en el que
la parte exclusiva tiene una duración del impulso y una polaridad,
y comprendiendo además la etapa de decodificar la señal codificada
mediante la detección de la duración y polaridad de la parte
exclusiva.
30. Un circuito (200) para detectar un valor de
voltaje e intensidad a partir de un circuito generador de señales
que genera una pluralidad de señales de control exclusivas basándose
en un voltaje de suministro de CA, comprendiendo el circuito de
detección:
un detector (202) que detecta un valor del nivel
de voltaje y del nivel de corriente en una línea acoplada al
circuito de detección y al generador de señales generando una señal
detectada (250);
un controlador para provocar que el mencionado
detector detecte un nivel de voltaje y un nivel de corriente en una
pluralidad de instantes en un semiciclo del voltaje de suministro de
CA (204);
proporcionando el controlador una señal de
control (252) basándose en la señal detectada; y
en el que el circuito generador de señales
utiliza un dispositivo disparable (106) para generar una señal y en
el que el detector (202) detecta un nivel de voltaje y un nivel de
corriente una vez antes de que se dispare el dispositivo
disparable, y una vez después de que el dispositivo disparable se
dispare.
31. El circuito sensor de la reivindicación 30,
que comprende además un circuito monitor del voltaje de la fuente
(208) para monitorizar el voltaje de la fuente de CA para provocar
que el controlador (204) proporcione una señal al detector para
detectar un nivel de voltaje y un nivel de corriente del voltaje de
suministro de CA.
32. El circuito sensor de la reivindicación 31,
en el que el circuito monitor del voltaje de la fuente (208)
detecta los cruces por cero del voltaje de suministro de CA, y en el
que el controlador (204) provoca que el detector detecte un nivel
de voltaje y un nivel de corriente en instantes predefinidos
después de detectar el cruce por cero.
33. El circuito sensor de la reivindicación 32,
en el que los instantes predefinidos están determinados por la
monitorización del nivel de voltaje del voltaje de suministro de CA
(206).
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