ES2321846T3 - Procedimiento y dispositivo para averiguar el estado en un equipo transmisor. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento para averiguar el estado de un equipo transmisor (T) de un sistema de instalación en el extremo proximal de una línea eléctrica (L), estando colocado el equipo transmisor (T) en el extremo distal de la línea eléctrica (L), caracterizado por - la atenuación de un circuito eléctrico oscilante (Tr, C1) mediante el equipo transmisor (T) en el extremo proximal de la línea (L) y - la detección del estado del equipo transmisor (T) a partir de la magnitud de la atenuación.
Description
Procedimiento y dispositivo para averiguar el
estado de un equipo transmisor.
\global\parskip0.900000\baselineskip
La presente invención se refiere a un
procedimiento para averiguar el estado de un equipo transmisor de un
sistema de instalación en el extremo proximal de una línea
eléctrica, estando colocado el equipo transmisor en el extremo
distal de la línea eléctrica. Además se refiere la presente
invención al correspondiente dispositivo para averiguar el estado
de un equipo transmisor.
En la técnica de instalación tiene entrada cada
vez más la electrónica, para hacer más confortable la operación.
Así se encuentran en el mercado las llamadas entradas binarias como
aparatos sencillos o múltiples para varios canales, a cuyas
entradas pueden conectarse contactos a través de líneas
relativamente largas (de 100 m y más), cuyos estados - abierto o
cerrado - pueden consultarse y activan diversas funciones. Tales
entradas binarias pueden ser aparatos autárquicos o bien son
aparatos de bus (por ejemplo EIB). En el caso de aparatos de bus,
los mismos son alimentados dado el caso desde el bus. En este caso
es forzoso consultar los contactos con una energía lo más baja
posible, y por otro lado los valores de punta de la tensión y el
impulso de corriente deberían ser lo más grandes posible, para
asegurar la funcionalidad a largo plazo de pulsadores de instalación
o bien interruptores de 230 V. Cuando se funciona con pulsadores de
instalación de 230 V con bajas tensiones de varios voltios e
intensidades en la gama de los mA, resultan precisamente debido a
oxidaciones y ensuciamientos progresivamente problemas de contacto.
No obstante, tensiones relativamente altas en el momento de la
conexión con las subsiguientes intensidades de impulso
relativamente altas, pueden inutilizar por quemado estas capas.
Frente a acoplamientos eléctricos parasitarios
de todo tipo en las líneas largas, debe garantizarse una elevada
seguridad frente a perturbaciones. Igualmente no debe emitir la
línea que funciona como antena un nivel de interferencia demasiado
alto. El valor de la llamada tensión de radiointerferencia sobre la
línea se indica en la correspondientes normas de producto (para
aparatos EIB rige por ejemplo la
EN50090-2-2. El procedimiento de
medida se describe en el documento EN 55022).
Cuando se trata de entradas binarias múltiples,
se desea a menudo proporcionar una separación de potencial entre
las distintas entradas, para impedir acoplamientos de todo tipo (por
ejemplo bucles de tierra). Evidentemente debería existir también
una separación de potencial respecto al bus eventualmente conectado.
Adicionalmente es ventajoso realizar una separación de potencial
respecto a la red de 230 V (doble aislamiento), ya que entonces la
línea larga con contacto conectado puede declararse como SELV
(safety extra low voltage; voltaje de seguridad
extra-bajo) y con ello no formula ninguna exigencia
especial al aislamiento, tal como sería el caso para la tensión de
230 V.
Todas estas exigencias conducen a un compromiso,
que según el estado actual de la técnica se resuelve más o menos
bien.
Como solución más sencilla, se conoce una
consulta al contacto con corriente continua. Debido a que la
potencia disponible la mayoría de las veces está limitada (por
ejemplo cuando se alimenta un sistema de bus), debe mantenerse muy
reducida la corriente de la consulta. Debido a ello, la entrada es
muy sensible a las perturbaciones en cuanto a acoplamientos en las
líneas conectadas. Por lo tanto, se limita por lo general la
longitud de las líneas. Cuando se trata de entradas binarias
múltiples (varias entradas por cada aparato), es costosa una
separación de potenciales entre los canales, ya que para cada
entrada ha de ponerse a disposición una tensión continua propia
separada en cuanto a potencial. Ejemplos de esta técnica sin
separación de potencial se encuentran en la firma Lingg & Janke
(Entrada binaria EIB BE9FK) y la firma ABB (Entrada binaria EIB ET/S
6.24.5).
Alternativamente se realiza la consulta de los
contactos de aviso con impulsos. Es posible la emisión directa de
impulsos relativamente pequeños (de algunos \mus) en sucesión
repetitiva (de algunos ms) sobre la línea conectada. Entonces se
detecta midiendo el flujo de corriente del impulso el estado del
contacto. No obstante, es un inconveniente entonces que sean
necesarias medidas más costosas de protección antiparasitaria para
la línea "abierta" (tensiones de radiointerferencia). Según un
método mejor, cuando el contacto está abierto se carga mediante los
impulsos un condensador, así como también la capacidad de línea
colocada en paralelo. Así puede lograrse una baja emisión de
perturbaciones cuando el contacto está abierto. Cuando el contacto
está cerrado, aparecen corrientes de impulso a través del contacto,
mediante las que se detecta el estado "cerrado". La emisión de
perturbaciones es en este caso mayor, por lo que son necesarias
otras medidas. Por esta razón, así como para ahorrar energía, se
mantiene reducido el flujo de corriente de impulsos a través del
contacto. Se encuentran ejemplos de esta técnica en la firma Merten
(Entrada binaria REG-K/8 x 10), así como en el
documento EP 0 756 773 B1 de la solicitante. Otra alternativa
adicional para determinar el estado de conexión de un equipo
transmisor se conoce por el documento
DE-A-4221916.
La tarea de la presente invención consiste así
en proponer un procedimiento y un dispositivo para consultar un
equipo transmisor en los que pueda trabajarse con baja energía y
además se dé una elevada seguridad frente a perturbaciones, así
como sea posible una separación de potenciales.
En el marco de la invención se resuelve esta
tarea mediante un procedimiento para averiguar el estado de un
equipo transmisor de un sistema de instalación en el extremo
proximal de una línea eléctrica, estando colocado el equipo
transmisor en el extremo distal de la línea eléctrica, mediante la
atenuación de un circuito eléctrico oscilante por medio del equipo
transmisor en el extremo proximal de la línea y la detección del
estado del equipo transmisor a partir de la magnitud de la
atenuación.
\global\parskip1.000000\baselineskip
Además, se prevé según la presente invención un
dispositivo para averiguar el estado de un equipo transmisor de un
sistema de instalación en el extremo proximal de una línea
eléctrica, estando colocado el equipo transmisor en el extremo
distal de la línea eléctrica, con un circuito eléctrico oscilante,
conectado al extremo proximal de la línea, y que debido a ello
puede atenuarse mediante el equipo transmisor, y un equipo evaluador
para evaluar una señal de oscilación del circuito oscilante y para
detectar el estado del equipo transmisor a partir de la magnitud de
la atenuación.
De manera ventajosa, posibilitan el
procedimiento correspondiente a la invención y el dispositivo
correspondiente a la invención la consulta de contactos de aviso a
lo largo de líneas largas de por ejemplo 1000 m.
Preferiblemente se excita el circuito oscilante
mediante impulsos externos. Especialmente puede excitarse el mismo
mediante un impulso o bien una secuencia de impulsos y atenuarse tal
que la amplitud de la oscilación entre dos impulsos decrece
claramente. Así puede determinarse con exactitud la cantidad de
periodos de oscilación entre dos impulsos. Con otra atenuación
adicional del circuito oscilante, correlada con una variación del
estado del equipo transmisor, puede modificarse la cantidad de
períodos de oscilación entre dos impulsos.
La resonancia propia o bien la frecuencia de
servicio del circuito oscilante debe ser de al menos 15 kHz. En el
caso de que el circuito oscilante precisamente active vibraciones
acústicas, las mismas se encuentran entonces por encima del nivel
de percepción auditiva.
Tal como ya se ha indicado, para obtener el
estado del equipo transmisor puede contarse la cantidad de períodos
de oscilaciones que se extinguen del circuito oscilante. Así resulta
una manera muy sencilla y fiable de determinar el estado del
transmisor.
En una configuración especial mejorada, puede
activarse el circuito oscilante mediante un transistor y utilizarse
la corriente que atraviesa el transistor para obtener el estado del
equipo transmisor. Este tipo de evaluación ha de considerarse como
alternativa al cómputo de la cantidad de períodos de oscilaciones
que se extinguen.
Ventajosamente se evalúa la amplitud de la
oscilación en base a un umbral de tensión mediante un transistor,
un amplificador operacional o un activador (trigger) Schmitt. Así
puede realizarse una evaluación relativamente sencilla.
El equipo transmisor puede incluir un
interruptor, un pulsador o un sensor. Esto significa que la
averiguación del estado correspondiente a la invención no sólo
puede utilizarse para componentes con estados de conexión binarios,
sino también para sensores que transforman diversas magnitudes
físicas en valores de resistencia. Entonces puede asumir la medida
de la atenuación varios valores, que han de asignarse a los
correspondientes valores de detección.
El circuito oscilante y el equipo de evaluación
pueden funcionar con la misma tensión de alimentación. No obstante,
en cuanto a la funcionalidad a largo plazo es ventajoso que el
circuito oscilante funcione con una tensión más elevada y solamente
la evaluación con una tensión más baja.
En una forma constructiva especialmente
ventajosa, está conectada al extremo proximal de la línea una bobina
secundaria de un transformador, formando la bobina primaria la
inductividad del circuito oscilante. Mediante el transformador
puede asegurarse de manera fiable una separación de potencial entre
el circuito oscilante y el equipo transmisor. Si no se desea esta
separación de potencial, entonces puede utilizarse en lugar del
transformador también solamente una inductividad.
En el extremo proximal de la línea puede además
estar conectado un termistor PTC (con coeficiente de temperatura
positivo). Éste protege de manera ventajosa por ejemplo el
transformador frente a conexiones erróneas, por ejemplo una
conexión errónea a una tensión de red de 230 V.
La presente invención se describirá ahora más en
detalle en base a los dibujos adjuntos, en los que muestran:
figura 1 un esquema de circuitos de un
dispositivo evaluador correspondiente a la invención;
figura 2 un oscilograma de la tensión del
circuito oscilante con el pulsador abierto;
figura 3 un oscilograma con el pulsador
cerrado;
figura 4 una representación ampliada de detalle
del oscilograma de la figura 2; y
figura 5 un tramo ampliado del oscilograma de la
figura 3.
Los ejemplos de ejecución que se describen a
continuación más en detalle son formas constructivas preferentes de
la presente invención.
Un circuito evaluador correspondiente a la
invención se representa en la figura 1 sin procesador de evaluación.
La base de un transistor T1 recibe desde la entrada a una secuencia
de impulsos continua. Los impulsos son pequeños, de varios \mus,
y llegan en cada caso a intervalos de varios ms. La inductividad
primaria de un transformador Tr y la capacidad de un condensador C1
forman un circuito oscilante de baja frecuencia, que está conectado
al colector del transistor T1. Además, funciona el circuito
oscilante conectado a una tensión de alimentación V_{DD}. Con
cada impulso a la entrada a se activa el circuito oscilante. La
anchura de los impulsos se adapta a la resonancia propia del
circuito oscilante, con lo que tiene lugar una excitación óptima
(por ejemplo de aprox. ¼ del periodo de resonan-
cia).
cia).
Preferiblemente debería encontrarse la
frecuencia de servicio del circuito oscilante, es decir, por lo
general la frecuencia de resonancia propia de Tr y C1, ligeramente
por encima del umbral de percepción auditiva del oído humano, es
decir, de al menos 15 kHz. De esta manera ya no son audibles las
vibraciones mecánicas que se presentan eventualmente en los
devanados del transformador (este principio se utiliza también con
transformadores de frecuencia de líneas de televisores).
Un diodo Zener D protege el transistor T1 frente
a sobretensiones ocasionales. El mismo está conectado en paralelo
con el circuito colector-emisor.
Tras un impulso de excitación resulta como
respuesta una secuencia de oscilaciones atenuadas de varios
periodos hasta la extinción completa. La cantidad de periodos
depende de la calidad del circuito oscilante (ver al respecto
figura 2).
A las bornas c y d de la bobina secundaria del
transformador Tr puede conectarse a través de una línea L un
pulsador T. Cuando el pulsador T está abierto, entonces repercute la
capacidad de la línea (con aprox. 120 pF por m) mediante la función
del transformador igualmente sobre la frecuencia de resonancia. Es
favorable elegir la capacidad C1 en el circuito oscilante tan
grande que la capacidad de la línea sólo modifique
insignificantemente la resonancia propia incluso para distancias
grandes (por ejemplo 1000 m).
Para limitar la corriente, está conectada una
resistencia de bajo ohmiaje R5 a una de las bornas c,d. Cuando el
pulsador T está conectado, el devanado secundario de Tr es
prácticamente cortocircuitado a través de esta resistencia R5. De
esta manera se atenúa considerablemente el circuito oscilante, con
lo que en el circuito primario aparece en determinadas
circunstancias sólo un periodo y con una amplitud bastante inferior,
tal como se representa la figura 3.
La medida de la atenuación se detecta aquí
mediante la amplitud de la oscilación. Mediante el condensador C2
se desacopla la tensión de baja frecuencia del circuito oscilante.
Si la amplitud es grande, entonces se interconecta a través de un
divisor de tensión compuesto por las resistencias R2 y R3 el
transistor T2 y descarga con cada impulso que sobrepasa el umbral
base-emisor un condensador C3, o bien mantiene el
mismo mediante la secuencia de impulsos en estado de descargado. Si
ahora se cierra el pulsador T, entonces desciende la amplitud por
debajo del umbral base-emisor del transistor T2. El
condensador C3 permanece cargado.
A la salida b, en la que puede tomarse la
tensión del condensador C3, puede consultarse el estado del contacto
o bien del pulsador T (por ejemplo mediante un procesador).
Al oprimir el pulsador T reacciona el circuito
muy rápidamente (C3 se descarga inmediatamente), y al soltarlo, con
algo de retraso, ya que C3 ha de cargarse a través de R4
(interviniendo la constante de tiempo). Entonces se carga el
condensador C3 con una tensión VCC.
Para utilizar un transformador económico con
relación de transformación 1:1, es ventajoso situar la tensión de
alimentación VDD relativamente alta (por ejemplo 12 V CC). De esta
manera resultan en la línea del pulsador amplitudes de tensión más
altas (aprox. 20 V_{SS} debido a sobreoscilaciones). Esto mejora
la fiabilidad a largo plazo de los pulsadores de instalación de 230
V conectados.
Los oscilogramas de la figura 2 y de la figura 3
representan la tensión en el circuito oscilante de los circuitos de
la figura 1. Al respecto la tensión de alimentación es VDD = 12 V
CC, el impulso de excitación tiene una anchura de 20 \mus y la
pausa entre los impulsos es de una longitud de 4 ms. En los detalles
ampliados de las figuras 4 y 5 puede verse sin más que puede
averiguarse el estado del pulsador T mediante la cantidad de
períodos de la oscilación atenuada.
Entonces se averigua por ejemplo en base a un
umbral de tensión la presencia de una oscilación. Si se encontrase
por ejemplo este umbral de tensión a la altura de la primera línea
auxiliar por encima de la línea de base de la figura 4, entonces
detectaría el circuito evaluador tres periodos de oscilación. Esto
sería un signo inequívoco de que el pulsador T está abierto. Si por
el contrario con este valor de umbral sólo se detecta un periodo de
oscilación, tal como es el caso en la figura 5, esto se evalúa como
señal de que el pulsador T está cerrado. Esto significa, tal como
ya se ha mencionado, que la evaluación de la señal del circuito
oscilante no sólo puede realizarse de forma analógica, como en el
caso de la figura 1, sino también digitalmente mediante
números.
Las ventajas del procedimiento correspondiente a
la invención para la técnica de instalación son numerosas. Puesto
que el circuito, incluyendo la línea conectada (capacidad de la
línea e inductividad de la línea) forma un circuito libremente
oscilante, atenuado, en la gama de bajas frecuencias, la tensión y
la corriente a través de la línea son respectivas señales
sinusoidales con una componente relativamente baja de armónicos (a
excepción del momento de activación). Debido a ello la tensión de
radiointerferencia sobre la línea es baja y no se necesitan medidas
especiales. Otras ventajas consisten en que son posibles longitudes
largas de la línea (de hasta 1000 m) entre el circuito oscilante y
el pulsador o bien transmisor y resulta una elevada seguridad
frente a perturbaciones y frente a acoplamientos de línea de la
misma frecuencia.
Mediante la elección de la correspondiente
relación pulso-pausa de la secuencia de impulsos de
excitación, puede además minimizarse la energía necesaria para
consultar el contacto. Además, puede lograrse en entradas binarias
múltiples de manera económica una separación de potenciales entre
los canales, así como respecto al sistema electrónico principal,
dado que el circuito oscilante se realiza con un transformador
aislante. Además, debido a la relativamente alta tensión de
conexión momentánea para el pulsador T al conectar, así como a las
relativamente altas intensidades de punta a través de su contacto,
mejora la efectividad funcional a largo plazo, sobre todo en el
caso de la utilización de pulsadores de instalación de 230 V.
Claims (20)
1. Procedimiento para averiguar el estado de un
equipo transmisor (T) de un sistema de instalación en el extremo
proximal de una línea eléctrica (L), estando colocado el equipo
transmisor (T) en el extremo distal de la línea eléctrica (L),
caracterizado por
- -
- la atenuación de un circuito eléctrico oscilante (Tr, C1) mediante el equipo transmisor (T) en el extremo proximal de la línea (L) y
- -
- la detección del estado del equipo transmisor (T) a partir de la magnitud de la atenuación.
\vskip1.000000\baselineskip
2. Procedimiento según la reivindicación 1, en
el que el circuito oscilante (Tr, C1) es activado por impulsos
externos.
3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2,
en el que el circuito oscilante (Tr, C1) es activado por un impulso
y está atenuado tal que la amplitud de oscilación entre dos impulsos
desciende claramente.
4. Procedimiento según una de las
reivindicaciones precedentes, en el que la resonancia propia del
circuito oscilante (Tr, C1) es de al menos 15 kHz.
5. Procedimiento según una de las
reivindicaciones precedentes, en el que para obtener el estado del
equipo transmisor (T) se cuenta la cantidad de periodos de
oscilaciones que se extinguen del circuito oscilante (Tr, C1).
6. Procedimiento según una de las
reivindicaciones precedentes, en el que el circuito oscilante (Tr,
C1) es activado por un transistor (T1) y la corriente a través del
transistor (T1) se utiliza para detectar el estado del equipo
transmisor (T).
7. Procedimiento según una de las
reivindicaciones precedentes, en el que la amplitud de la oscilación
se evalúa en base a un umbral de tensión mediante otro transistor
(T2), un amplificador operacional o un activador (trigger)
Scmitt.
8. Procedimiento según una de las
reivindicaciones precedentes, en el que el circuito oscilante (Tr,
C1) y un circuito evaluador (C2, C3, R2, R3, R4, T2) funcionan con
la misma tensión de alimentación.
9. Procedimiento según una de las
reivindicaciones precedentes, en el que se realiza en el extremo
proximal de la línea (L) una separación de potencial.
10. Dispositivo para averiguar el estado de un
equipo transmisor (T) de un sistema de instalación en el extremo
proximal de una línea eléctrica (L), estando colocado el equipo
transmisor (T) en el extremo distal de la línea eléctrica (L),
caracterizado por
- -
- un circuito eléctrico oscilante (Tr, C1) que está conectado al extremo proximal de la línea (L) y debido a ello puede atenuarse mediante el equipo transmisor (T), y
- -
- un circuito evaluador (C2, C3, R2, R3, R4, T2) para evaluar una señal de oscilación del circuito oscilante (Tr, C1) y para obtener el estado del equipo transmisor (T) a partir de la medida de la atenuación.
\vskip1.000000\baselineskip
11. Dispositivo según la reivindicación 10, en
el que el circuito oscilante (Tr, C1) puede activarse mediante un
impulso externo.
12. Dispositivo según la reivindicación 10 u 11,
en el que puede activarse el circuito oscilante (Tr, C1) mediante
un impulso y puede atenuarse tal que la amplitud de oscilación entre
dos impulsos desciende claramente.
13. Dispositivo según una de las
reivindicaciones 10 a 12, en el que la resonancia propia del
circuito oscilante (Tr, C1) es de al menos 15 kHz.
14. Dispositivo según una de las
reivindicaciones 10 a 13, en el que el equipo evaluador (C2, C3, R2,
R3, R4, T2) está diseñado para contar una cantidad de periodos de
oscilaciones que se extinguen del circuito oscilante (Tr, C1).
15. Dispositivo según una de las
reivindicaciones 10 a 14, en el que el circuito oscilante (Tr, C1)
está controlado mediante un transistor (T1) y puede evaluarse la
intensidad que recorre el transistor (T1) por el equipo evaluador
(C2, C3, R2, R3, R4, T2).
16. Dispositivo según una de las
reivindicaciones 10 a 15, en el que el equipo evaluador (C2, C3, R2,
R3, R4, T2) incluye otro transistor (T2), un amplificador
operacional o un activador (trigger) Schmitt y la amplitud de la
oscilación puede evaluarse en base a un umbral de tensión.
17. Dispositivo según una de las
reivindicaciones 10 a 16, en el que el equipo transmisor (T) incluye
un interruptor, un pulsador o un sensor.
18. Dispositivo según una de las
reivindicaciones 10 a 17, en el que el circuito oscilante (Tr, C1) y
el equipo evaluador (C2, C3, R2, R3, R4, T2) pueden funcionar con
la misma tensión de alimentación.
19. Dispositivo según una de las
reivindicaciones 10 a 18, en el que en el extremo proximal de la
línea (L) está conectada una bobina primaria de un transformador
(Tr) y la bobina secundaria del transformador (Tr) forma la
inductividad del circuito oscilante (Tr, C1).
20. Dispositivo según una de las
reivindicaciones 10 a 19, en el que en el extremo proximal de la
línea (L) está conectado un termistor PTC.
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