ES2203208T3 - Sensor de desplazamiento en un sistema adecuado para detectar movimientos. - Google Patents

Abstract

Un sensor de desplazamiento (1) en un sistema adecuado para controlar los movimientos de unos medios, que comprende: - un cuerpo esférico (7) con libertad para moverse dentro de una cámara (3) fijada a los medios que se van a controlar; - una fuente de luz visible (11) situada en el exterior de la cámara para iluminar el interior de la cámara (3) y el cuerpo esférico (7); y - un elemento (9) sensible a la cantidad de luz presente dentro de la cámara (3) para detectar dicha cantidad de luz, convertirla en una señal eléctrica y transferir esta señal a un circuito capaz de analizar dicha señal, comparándola con parámetros predeterminados y decidir si se debe generar o no al menos un impulso para activar un sistema de control de movimiento de los medios en los cuales está instalado el sensor (1) y un sistema de alarma, caracterizado porque el sensor de desplazamiento (1) comprende además una caja (4) que comunica con la cámara (3) mediante unos primer y segundo pasos (16, 17) iluminando el interior de la cámara (3) y el cuerpo esférico (7) a través de dicho primer paso (16), estando el elemento (9) sensible a la cantidad de luz incidente adaptado para detectar la cantidad de luz reflejada desde dentro de la cámara (3) a través del segundo paso (17), estando la fuente de luz visible (11) y el elemento (9) sensible a la cantidad de luz incidente situados lado con lado dentro de la parte correspondiente de la caja (4).

Description

Sensor de desplazamiento en un sistema adecuado para detectar movimientos.

La presente invención se refiere al campo de los componentes electrónicos en el área de los sensores de desplazamientos utilizados en sistemas para el control de movimientos de alarmas.

Los sensores de desplazamiento disponibles en el mercado son muy numerosos y utilizan diversos principios para detectar el desplazamiento, pero están, en la mayor parte de los casos, asociados a inconvenientes y desventajas comunes, desde el punto de vista de los elevados costes, inestabilidad de funcionamiento a bajas y altas temperaturas, sensibilidad a factores externos tales como interferencias, ruidos, campos magnéticos, baja resistencia mecánica al impacto y vibraciones, montaje dificultoso debido a la necesidad de instalar el sensor en una posición angular claramente definida.

El sensor de desplazamiento patentado por el presente solicitante en 1983 (Patente Italiana Nº 1.175.163) comprende una bola dentro de una cámara esférica incidida por un haz de ultrasonidos que son recibidos y reflejados a una frecuencia constante mientras la cámara no se mueva y reflejados a frecuencias variables cuando la cámara, y por tanto la bola, han realizado algún movimiento; este sensor está asociado con algunas de las desventajas mencionadas anteriormente, en particular la inestabilidad del rendimiento cuando funciona a temperaturas extremadamente altas o bajas o en presencia de interferencias externas. El documento US-A-5 278 414 describe un sensor de movimiento óptico que comprende una cámara fabricada de metal puro, una fuente de luz para emitir luz en una primera mitad de la cámara y una pluralidad de detectores de luz para recibir la luz procedente de la segunda mitad de la cámara. Un cuerpo esférico dispuesto en la cámara modula la luz recibida mediante detectores de movimiento de la cámara.

Los términos siguientes se emplearán convencionalmente en la descripción siguiente:

i)

-bola- un cuerpo de forma sustancialmente esférica;

ii)

-cámara- una cámara hueca y preferiblemente esférica;

iii)

-cantidad de luz- la entidad que en física se define como producto del flujo luminoso y su duración y que, para fines de la presente invención técnica, también se entenderá como la entidad que en física se define como intensidad de luz, es decir, como la relación entre el flujo luminoso y el ángulo sólido en el que se está moviendo dicho flujo.

La presente invención resuelve las desventajas descritas anteriormente; consiste en un sensor que de manera conocida comprende una bola insertada en una cámara, en la que se encuentra en un equilibrio estable, preparada para moverse incluso con el más ligero movimiento de la cámara, y en donde, una fuente de luz visible está situada fuera de la cámara y colocada de tal manera que ilumina el interior de la cámara, un elemento sensible a la cantidad de luz reflejada al exterior de la cámara (elemento que aquí se denominará, de forma más simple, ("elemento sensible a la luz") para detectar dicha cantidad de luz, convertirla en una señal eléctrica y transferir dicha señal a un circuito electrónico asociado con el sensor, siendo dicho circuito electrónico capaz de analizar dicha señal, comparándola con parámetros anteriormente seleccionados y decidir si se genera o no al menos un impulso que acciona un sistema de control de movimiento de los medios en los que el sensor está instalado y un sistema de alarma.

El sensor de desplazamiento comprende además una caja que comunica con la cámara mediante un primer y un segundo pasos. De este modo, la fuente de luz visible ilumina a través del primer y segundo pasos el interior de la cámara y el cuerpo esférico, mientras el elemento sensible a la cantidad de luz incidente está adaptado para detectar la cantidad de luz reflejada desde el interior de la cámara a través del segundo paso. Además, la fuente de luz visible y el elemento sensible a la cantidad de luz incidente están situados lado con lado dentro de la parte correspondiente de la caja.

El elemento sensible a la luz recibe una cantidad constante de luz reflejada por la bola y la pared interior de la cámara mientras la bola permanece todavía en la cámara o mientras las condiciones atmosféricas dentro de la cámara permanezcan constantes, mientras un movimiento de la bola o condiciones atmosféricas dentro de la cámara hagan que se refleje una cantidad diferente de luz en el elemento sensible a la luz; éste último en asociación con el circuito electrónico, comprueba si la cantidad de luz recibida está todavía dentro de un intervalo predefinido; si la cantidad ya no está dentro de dicho intervalo, el sistema envía al menos una señal a la posición y en las condiciones requeridas para desencadenar la acción de control deseada de los medios y la acción de alarma.

La realización que se acaba de describir, que comprende una fuente de luz que emite una cantidad constante de luz visible, es adecuada para casos en los que el sensor se aplica a medios que en estado de reposo permanente, como es el caso, por ejemplo, de un sensor aplicado a alguna estructura fija, tal como la cara de una roca o un talud; mientras las condiciones de luz dentro de la cámara y la cantidad de luz reflejada sobre el elemento sensible a la luz permanezcan dentro del intervalo mencionado anteriormente, el sistema no dispara ninguna acción de alarma.

Preferiblemente, la cantidad de luz visible emitida por la fuente de luz es controlada por una unidad de equilibrio comprendida en el circuito electrónico y entra en funcionamiento en el mismo momento en el que el operario activa el sensor aplicado a los medios en cuestión; la citada unidad de equilibrio hará que la cantidad de luz emitida por la fuente de luz varíe de tal manera que vuelva a llevar la cantidad de luz reflejada a dicho elemento sensible a la luz a un valor seleccionado previamente si las variaciones de dicha luz reflejada sean debidas a lentos desplazamientos de la cámara o a cambios de las condiciones atmosféricas dentro de la cámara y se hará independientemente de la inclinación en la que el sensor esté instalado en los medios en cuestión; esta realización es adecuada, por ejemplo, para el caso de movimientos producidos por el hecho de hundirse el bastidor de una motocicleta o por el desinflado de un neumático de un
coche.

Se entenderá que la unidad de equilibrio realizará su función sin importar la posición en la que el sensor está aplicado, incluso cuando su inclinación está lejos de la que se podría considerar una inclinación normal, similar a la que el eje longitudinal de la cámara es horizontal; por ejemplo, si el sensor, por razones de espacio, tuviera que ser montado girado 180º con respecto a su inclinación normal o si el vehículo de motor estuviera aparcado en una carretera fuertemente inclinada. En tales condiciones, la unidad de equilibrio hará que la cantidad de luz emitida por la fuente de luz varíe de tal manera que vuelva a llevar la cantidad de luz recibida por el elemento sensible a la luz al valor apropiadamente seleccionado previamente.

Las principales ventajas de este sensor son su coste limitado, su estabilidad de funcionamiento a temperaturas comprendidas dentro de un amplio intervalo y a su considerable robustez mecánica.

El funcionamiento del sensor de la invención lo hace capaz realizar un gran número de usos que pueden ir desde la protección de vehículos de motor, el control de movimientos del terreno, presas, glaciares, edificaciones (en zonas sísmicas), muelles flotantes y sistemas de alarma relacionados con los mismos.

Cuando se integra en sistemas de alarma de vehículos a motor, en particular, el sensor encuentra una aplicación óptica en la detección de desplazamientos no autorizados. El sistema, por supuesto, se calibrará de tal manera que no dispare ninguna alarma en el caso de que la bola sufra algún movimiento accidental, es decir, si los movimientos de la bola no exceden de un número predeterminado de movimientos en un tiempo predeterminado.

La invención se explicará a continuación con más detalle mediante un ejemplo de realización y con referencia a los dibujos adjuntos, en los cuales:

- la Figura 1 es una vista en perspectiva,

- la Figura 2 es una vista despiezada de la Figura 1, y

- la Figura 3 es un esquema de circuito electrónico

La Figura 1 muestra el conjunto del sensor 1 montado en el panel 2, que contiene también el circuito impreso que soporta los componentes electrónicos del sensor; el número de referencia 3 indica la cámara esférica, mientras que el número 4 indica la caja que contiene dos grupos de aberturas que proporcionan el paso a través del cual la luz se introduce y el paso por el cual la luz salde de la cámara, en el cual, la primera es emitida por una fuente de luz que emite luz en cantidades controladas y consta de un diodo de luz visible (no mostrado en los dibujos) y la última es luz reflejada desde el interior de la cámara y detectada por un elemento sensible a la luz con forma de fotoresistencia (no mostrada en los dibujos), el número 5 indica la base sobre la cual se apoya el borde de la caja 4, y el número 6 identifica los terminales que conectan el circuito impreso del sensor al circuito del sistema asociado con él; finalmente la línea A-A indica el eje longitudinal de la cámara.

La Figura 2 muestra una vista despiezada del sensor 1 del citado panel 2 anteriormente mencionado, las dos partes 3a y 3b de la cámara esférica 3, la base 5 y los terminales 6 ya mencionados en la figura 1, la bola 7 situada dentro de la cámara, el soporte 8 para la fotoresistencia 9 elegida como elementos sensible a la luz capaz de detectar las variaciones de la cantidad de luz reflejada desde dentro de la cámara y situada dentro de la parte correspondiente de la caja 4, el soporte 10 en el que está montado el diodo de luz visible 11, los terminales de tierra 12, el tornillo 13 para fijar el sensor 1 al panel 2 a través de los orificios 14 y 15, un grupo de aberturas 16 a través de las cuales penetra la luz emitida por el diodo de luz visible 11 en la cámara esférica y un segundo grupo de aberturas 17 a través de las cuales la luz reflejada por la bola 7 y las paredes interiores de la cámara esférica alcanza la fotoresistencia 9.

La Fig. 3 muestra el sensor 1, un circuito electrónico asociado con él y tres ejemplos de posibles usos de la invención i) alarma y dispositivo de control convencionales a borde de un vehículo a motos; ii) un dispositivo de ondas de radio convencional para enviar una señal de alarma a una estación remota iii) un sistema convencional para disparar un tipo de dispositivo mecánico, siendo los casos en cuestión la apertura o cierre de una válvula hidráulica, la abertura o cierre de interruptores de circuito en una planta de energía eléctrica, poner en marcha sistemas de lucha contra incendios. El número de referencia 18 indica un amplificador, 19 es un regulador de ganancia, 20 un filtro, 21 un integrador, 22 un circuito de excitación, 23 es la unidad de equilibrio automática, y 24 un osciloscopio para controlar la cantidad de luz. La unidad 23 controla la cantidad de luz emitida por el diodo de luz visible con el fin de mantener la cantidad de luz reflejada sobre la fotoresistencia en un valor apropiadamente previamente seleccionado; un circuito integrado en la unidad de equilibrio recibe desde la fotoresistencia las señales correlacionadas con la cantidad de luz que ha incidido en la fotoresistencia y después actúa sobre el diodo de luz visible de tal manera que éste, o bien aumente o bien disminuya, la cantidad de luz que deja pasar a la cámara. Las Figuras circulares D1, D2 y D3 muestran, respectivamente la forma de onda sinusoidal variable de la señal en el lado de salida del filtro 20, los picos simplemente negativos de la señal en el lado de salida del integrador 21 y la señal digital con forma de onda cuadrada, el nivel superior que corresponde a dicho valor seleccionado adecuadamente con anterioridad.

Se apreciará que el circuito integrado en la unidad de equilibrio podría ser sustituido convencionalmente por un circuito de microprocesador.

Claims (3)

1. Un sensor de desplazamiento (1) en un sistema adecuado para controlar los movimientos de unos medios, que comprende:

- un cuerpo esférico (7) con libertad para moverse dentro de una cámara (3) fijada a los medios que se van a controlar;

- una fuente de luz visible (11) situada en el exterior de la cámara para iluminar el interior de la cámara (3) y el cuerpo esférico (7); y

- un elemento (9) sensible a la cantidad de luz presente dentro de la cámara (3) para detectar dicha cantidad de luz, convertirla en una señal eléctrica y transferir esta señal a un circuito capaz de analizar dicha señal, comparándola con parámetros predeterminados y decidir si se debe generar o no al menos un impulso para activar un sistema de control de movimiento de los medios en los cuales está instalado el sensor (1) y un sistema de alarma,

caracterizado porque el sensor de desplazamiento (1) comprende además una caja (4) que comunica con la cámara (3) mediante unos primer y segundo pasos (16, 17) iluminando el interior de la cámara (3) y el cuerpo esférico (7) a través de dicho primer paso (16), estando el elemento (9) sensible a la cantidad de luz incidente adaptado para detectar la cantidad de luz reflejada desde dentro de la cámara (3) a través del segundo paso (17), estando la fuente de luz visible (11) y el elemento (9) sensible a la cantidad de luz incidente situados lado con lado dentro de la parte correspondiente de la caja (4).

2. Un sensor de desplazamiento (1) de acuerdo con la Reivindicación 1, caracterizado porque la fuente de luz visible (11) emite una cantidad constante de luz.

3. Un sensor de desplazamiento (1) de acuerdo con la Reivindicación 1, caracterizado porque la cantidad de luz visible emitida por la fuente de luz visible (11) es controlada por una unidad de equilibrio que funciona desde el momento en el que el operario acciona el sensor y de manera que vuelve a llevar la cantidad de luz reflejada a elemento sensible a la luz (9) a un valor apropiadamente seleccionado con anterioridad si esta cantidad experimenta alguna variación debido a desplazamientos lentos de la cámara o cambios en las condiciones atmosféricas dentro de la cámara e independientemente de la inclinación A-A con la que el sensor (1) está montado sobre dichos medios.