ES2323599T3 - Dispositivo y procedimiento para una evaluacion a prueba de errores de un transmisor de posicion, concretamente, un potenciometro. - Google Patents
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Abstract
Dispositivo para la valoración de un transmisor de posición (32), que posee por lo menos una primera y una segunda conexión (34, 36) entre las cuales existe una impedancia total definida, y que posee una toma ajustable (38), en la cual se pueden medir una primera y una segunda impedancia parcial (40, 42), concretamente, para la valoración a prueba de errores de un potenciómetro, con una unidad de valoración (12, 14), conectada con el transmisor de posición (32) a fin de calcular una posición de ajuste instantánea de la toma (38) con la ayuda de por lo menos una de las dos impedancias parciales (40, 42), y con una impedancia de referencia (45; 54, 56; 58, 60) para la verificación del transmisor de posición (32), que se caracteriza por que la unidad de valoración (12, 14) está constituida de tal modo que calcula una primera magnitud representativa para la primera impedancia parcial (40) y una segunda magnitud representativa para la segunda impedancia parcial (42).
Description
Dispositivo y procedimiento para una evaluación
a prueba de errores de un transmisor de posición, concretamente, un
potenciómetro.
El presente invento hace referencia a un
dispositivo para la evaluación a prueba de errores de un transmisor
de posición, que posee por lo menos una primera y una segunda
conexión, entre las cuales existe una impedancia total definida, y
con una toma regulable, en la cual se pueden medir una primera y una
segunda impedancia parcial, concretamente, para la evaluación sin
errores de un potenciómetro, con una unidad de evaluación conectada
con el transmisor de posición para determinar una posición de ajuste
instantánea de la toma con la ayuda de por lo menos una de las
impedancias parciales, y con una impedancia de referencia para
verificar el transmisor de posición.
El presente invento también hace referencia a un
procedimiento para la evaluación sin errores de un transmisor de
posición de este tipo, con los siguientes pasos: Determinación de
una posición de ajuste instantánea de la toma con la ayuda de por
lo menos una de las impedancias parciales, y verificación del
transmisor de posición con la ayuda de una impedancia de
referencia.
Un dispositivo y un procedimiento de este tipo
se divulgan en la patente
EP-1.494.098-A1.
De forma más general, el invento hace referencia
a un dispositivo y un procedimiento en el sector de la tecnología
de seguridad, en lo que se refiere a proteger a las personas de
heridas provocadas por máquinas e instalaciones peligrosas. La
protección de dichas máquinas e instalaciones ya se lleva a cabo
desde hace muchos años con la ayuda de conmutadores de seguridad,
que evalúan señales de aviso de palpadores de emergencia,
interruptores protectores de puerta, barreras fotoeléctricas,
rejillas fotoeléctricas y otros aparatos de señalización y, en
función de ello, conectan sin corriente una máquina o instalación
bajo control, o bien la llevan a un estado seguro. Habitualmente,
los conmutadores de seguridad se utilizan como complemento a los
controles de funcionamiento de la máquina o instalación. Dichos
controles se encargan de controlar la secuencia de funcionamiento
"normal" de la máquina o instalación. Sin embargo, no están
construidos "a prueba de errores" y no pueden garantizar la
protección esperada para las personas.
Si se precisan más funciones de seguridad,
normalmente se aplican controles de seguridad programables, con los
cuales la evaluación y la dependencia lógica de cada aparato de
señalización puede determinarse mediante una programación de
software. Para aplicaciones con un volumen de funciones de seguridad
reducido o moderado, por el contrario, se emplean principalmente
aparatos de conmutación de seguridad, cuya función puede modificarse
hasta cierto punto, sin que para ello sea necesaria una
programación del software por parte del usuario. Por ejemplo, en
estos aparatos de conmutación de seguridad pueden ajustarse
diferentes modos de funcionamiento, tales como modos de
funcionamiento de arranque (arranque automático, manual, controlado)
o bien la desconexión retardada o no retardada de la máquina. En el
último caso mencionado, el usuario también dispone de la posibilidad
de ajustar un tiempo de retardo, o bien elegirlo entre una serie de
tiempos de retardo predefinidos. Asimismo, con algunos aparatos de
conmutación de seguridad es posible ajustar el modo de
funcionamiento a diferentes ámbitos de aplicación, por ejemplo, si
el aparato de conmutación de seguridad está provisto de señales de
aviso sincronizadas o no sincronizadas. Todos estos ajustes se
resumirán en lo sucesivo en el ajuste de una magnitud de
funcionamiento.
El ajuste de las magnitudes de funcionamiento
puede llevarse a cabo, por ejemplo, con la ayuda de un
potenciómetro, o bien con la ayuda de redes de resistencia
eléctrica, que en función de la posición de ajuste de un elemento
de mando ofrecen una resistencia modificable. Debido a la tolerancia
a errores, con los aparatos de conmutación de seguridad la mayoría
de veces se utilizan por lo menos dos transmisiones de posición
redundantes, lo cual debido a los gastos en componentes y montaje
resultan desventajosos. Por este motivo, en el documento
DE-10.009.707-A1 se divulga la
combinación de la función lógica de dos interruptores giratorios
redundantes de un aparato de conmutación de seguridad en un solo
componente.
En el documento
DE-10.016.712-A1 se describe un
aparato de conmutación de seguridad con el que se puede ajustar una
magnitud de funcionamiento, mientras que una de por lo menos tres
señales de entrada diferentes se suministran a un borne de conexión
de entrada del aparato de conmutación de seguridad. En función de la
señal de entrada adyacente, el aparato de conmutación de seguridad
selecciona uno de los por lo menos tres modos de funcionamiento
predefinidos. Este procedimiento ha demostrado ser muy ventajoso,
pues prescinde del montaje caro y costoso de interruptores
giratorios redundantes o potenciómetros. Sin embargo, el
procedimiento requiere que el aparato de conmutación de seguridad
disponga por lo menos un borne de conexión de entrada para
suministrar la señal de selección. Esto limita el tamaño mínimo de
un aparato de conmutación de seguridad.
En el documento
EP-1.494.098-A1 mencionado al
principio se describen un procedimiento y un dispositivo para
evaluar un potenciómetro prácticamente a prueba de errores. Para
ello, el potenciómetro se conecta en serie a una o dos resistencias
fijas definidas. El potenciómetro, junto con las dos resistencias
fijas, forma un divisor de tensión y la posición actual del
potenciómetro se determina gracias a la relación de divisor del
potenciómetro. Asimismo se calcula la diferencia de potencial en la
resistencia fija única y se compara con un valor nominal. Puesto
que por el potenciómetro y la resistencia fija pasa la misma
corriente, el potenciómetro puede verificarse mediante la
resistencia fija. La desventaja de este procedimiento es que la gama
de tensiones, que puede variar con la ayuda del potenciómetro, se
reduce con las resistencias fijas conectadas en serie. Debido a
ello, se reduce la cantidad de posiciones del potenciómetro que se
pueden distinguir entre sí sin errores. Asimismo, la determinación
de la posición del potenciómetro se ve afectada por imprecisiones
que dependen de las tolerancias de las resistencias fijas. Para
finalizar, esta conmutación es costosa cuando deben evaluarse a
prueba de errores varios potenciómetros.
Los documentos
EP-1.022.570-A2,
DE-4.322.472-A1 y
US-5.812.411 divulgan otras conmutaciones para
valorar la posición de un potenciómetro y verificar la capacidad
funcional del potenciómetro. Estas soluciones también resultan
costosas, especialmente cuando deben controlarse varios
potenciómetros a prueba de errores. También en este caso la
cantidad de posiciones del potenciómetro que pueden distinguirse
entre sí se halla limitada debido a las tolerancias de otros
componentes.
Con estos antecedentes, el presente invento
pretende presentar un procedimiento y un dispositivo del tipo
indicado inicialmente que permita una valoración exacta y a prueba
de errores de un transmisor de posición basado en la impedancia con
una cantidad reducida de componentes. Concretamente, el objetivo del
presente invento es un procedimiento y un dispositivo que permitan
un ajuste de funcionamiento a prueba de errores con pocos
componentes y en un espacio reducido con un conmutador de seguridad
(un aparato de conmutación de seguridad o un control de
seguridad).
Según un aspecto del presente invento, dicho
objetivo se consigue mediante un dispositivo del tipo mencionado
inicialmente, en el cual la unidad de evaluación está formada de
modo que se determina una primera magnitud para la primera
impedancia parcial representativa y una segunda magnitud para la
segunda impedancia parcial representativa.
Según otro aspecto del presente invento, este
objetivo se alcanza mediante un método del tipo mencionado
inicialmente, según el cual se determina una primera magnitud para
la primera impedancia parcial y una segunda magnitud para la
segunda impedancia parcial representativa, de modo que la posición
de ajuste de la toma se verifica en función de la primera y la
segunda magnitud.
Tal y como ya se ha mencionado anteriormente, el
nuevo dispositivo y el nuevo procedimiento no se pueden emplear
para el control y la valoración de un potenciómetro, sino para el
control y la valoración de cualquier otro transmisor de posición
basado en la impedancia. En lugar de un potenciómetro, podría
tratarse, por ejemplo, de una red de resistencia eléctrica con
resistencias seleccionables. Asimismo la impedancia total del
transmisor de posición contiene partes capacitivas en inductivas,
es decir, el presente invento no se limita al transmisor de posición
óhmico.
El presente invento se basa en la idea de
calcular metrológicamente cada una de las impedancias parciales
variables que se añaden a la impedancia total. Para ello no es
preciso llevar a cabo realmente una medición de la impedancia en un
sentido estricto. Basta con calcular las magnitudes representativas
(pero por separado) para cada impedancia parcial. Es preferible la
medición de una diferencia de potencial en cada una de las
impedancias parciales.
A diferencia de ello, en los procedimientos
hasta ahora conocidos para la valoración y el control de un
transmisor de posición basado en la impedancia, sólo se registraba
metrológicamente una relación de divisor de las impedancias
parciales. En caso de impedancia total conocida, pueden determinarse
las impedancias parciales, pero no se registrarán metrológicamente
de forma separada. El nuevo procedimiento permite comparar entre sí,
y/o con la impedancia total conocida, las impedancias parciales
determinadas independientemente. Esto permite numerosos controles
de plausibilidad, que resultan muy sencillos de realizar en lo que
respecta a la conmutación, además de una valoración sencilla y
redundante. En un ejemplo de ejecución especialmente preferente, el
nuevo dispositivo requiere, por ejemplo, sólo una resistencia fija
única como complemento a dos microcontroladores. De todos modos, a
menudo se aplican dos microcontroladores en conmutadores de
seguridad a causa de la redundancia, de manera que el gasto en
componentes es extraordinariamente reducido en ese caso.
En total, el nuevo dispositivo y el nuevo
procedimiento permiten una valoración exacta y a prueba de errores
con pocos componentes. Esto a su vez abre la posibilidad de realizar
un ajuste de funcionamiento a prueba de errores sin que se
requieran bornes de conexión y/o transmisores de posición. El nuevo
dispositivo y el nuevo procedimiento permiten así una realización
muy reducida y asequible de un aparato de conmutación de seguridad
o de un control de seguridad con un ajuste de funcionamiento a
prueba de errores.
De este modo se alcanzan los objetivos
anteriormente mencionados.
En un acondicionamiento preferente, la unidad de
valoración posee un primer círculo conmutador de valoración y un
segundo círculo conmutador de valoración, cada uno de los cuales
está conformado para calcular por lo menos una de las magnitudes.
Preferentemente, cada círculo conmutador de valoración puede
registrar metrológicamente cada magnitud.
En este acondicionamiento, cada círculo
conmutador de valoración puede registrar metrológicamente las
impedancias parciales del transmisor de posición. Asimismo, cada
círculo conmutador de valoración calcula la posición de ajuste del
transmisor de posición. Una realización de este tipo resulta
especialmente adecuada para los conmutadores de seguridad.
En otro acondicionamiento, el primer círculo
conmutador de valoración presenta una primera salida y el segundo
círculo conmutador de valoración una segunda salida, que pueden
ocuparse de forma alterna mediante un potencial alto o bajo.
Dicho acondicionamiento permite suministrar de
forma alterna al transmisor de posición tensiones de diferentes
polaridades. De este modo resulta muy sencillo registrar
metrológicamente las impedancias parciales.
En otro acondicionamiento, la primera salida
está conectada con la primera conexión del transmisor de posición, y
la segunda salida está conectada con la segunda conexión del
transmisor de posición.
En este acondicionamiento, el transmisor de
posición se encuentra en cierto sentido entre las dos salidas del
círculo conmutador de valoración, que pueden ocuparse de forma
alterna mediante un potencial alto o bajo. De este modo, la tensión
existente en el transmisor de posición puede invertirse fácilmente,
lo cual permite un cálculo especialmente sencillo de la impedancia
parcial. En este caso se entiende que el transmisor de posición
también está conectado indirectamente a ambos círculos conmutadores
de valoración, es decir, mediante las resistencias situadas en
medio, o bien mediante otros componentes. Sin embargo, es preferible
que el transmisor de posición se encuentre conectado directamente
entre las salidas de los círculos conmutadores de valoración, para
poder disponer de una gama de tensiones lo más amplia posible.
En otro acondicionamiento, la primera salida y
la segunda están conectadas con la toma.
En dicho acondicionamiento, la tensión alterna
se suministra a través de la toma del transmisor de posición. Esto
permite registrar simultáneamente la primera y la segunda magnitud.
Así la valoración y la verificación puede realizarse muy
rápidamente.
En otro acondicionamiento se ha previsto por lo
menos un elemento de conexión dispuesto de tal modo que separa el
transmisor de posición de la primera o de la segunda salida.
Dicho de otro modo, este acondicionamiento
incluye la posibilidad de llevar a cabo la conexión entre el
transmisor de posición y las salidas de los círculos conmutadores
de valoración mediante impedancia alta. Esto también puede
producirse de un modo ventajoso en la salida del círculo conmutador
de valoración. Dicho acondicionamiento es una posibilidad muy
sencilla de registrar metrológicamente las impedancias parciales
mediante una inversión de tensión.
En otro acondicionamiento, el primer círculo
conmutador de valoración presenta una primera entrada y el segundo
círculo conmutador de valoración una segunda entrada, que están
conectadas con el transmisor de posición.
En este acondicionamiento, el transmisor de
recepción también está conectado entre las entradas de cada círculo
conmutador de valoración. Cada círculo conmutador de valoración
también puede leer directamente una magnitud representativa para
las impedancias parciales. Esto posibilita una valoración rápida de
la posición de ajuste con una elevada protección contra
errores.
En otro acondicionamiento, la primera entrada y
la segunda están conectadas con la toma.
Dicho acondicionamiento permite registrar de
forma redundante la primera y la segunda magnitud. Cada círculo
conmutador de valoración puede registrar ambas magnitudes y calcular
la impedancia parcial correspondiente. Así cada impedancia parcial
puede controlarse de forma redundante, lo cual ofrece una protección
contra errores especialmente elevada.
Resulta especialmente preferente si en este caso
la impedancia de referencia también presenta una primera conexión
con la toma.
Mediante este acondicionamiento pueden
reconocerse errores de deriva del transmisor de posición, sobre todo
errores de deriva de las impedancias parciales, de un modo muy
sencillo y fiable.
En otro acondicionamiento, la primera entrada
está conectada con la primera conexión del transmisor de posición, y
la segunda entrada está conectada con la segunda conexión del
transmisor de posición.
En dicho acondicionamiento cada círculo
conmutador de valoración registra "su" impedancia parcial. Así
es posible realizar una valoración del transmisor de posición muy
rápida.
En otro acondicionamiento, la impedancia de
referencia presenta una segunda conexión conectada a una salida de
la unidad de valoración. Resulta especialmente preferente si también
se prevé un elemento de conexión para establecer la conexión entre
la impedancia de referencia y la salida opcionalmente con impedancia
alta.
Este acondicionamiento permite convertir la
impedancia de referencia en "invisible" para el funcionamiento
de medición, de modo que las mediciones representativas para las
impedancias parciales son independientes de la impedancia de
referencia y sus tolerancias. Esto permite realizar una valoración
más exacta y precisa del transmisor de posición.
En otro acondicionamiento se prevén varios
transmisores de posición con varias tomas, conectados entre sí,
donde cada transmisor de posición presenta una primera y una segunda
conexión conectada a la unidad de valoración.
Este acondicionamiento presenta una opción muy
sencilla y que permite ahorrar componentes, para valorar y
controlar varios transmisores de posición del modo indicado en el
presente invento. Permite el ajuste de múltiples magnitudes de
funcionamiento empleando muy pocos componentes y un espacio muy
reducido.
En otro acondicionamiento, el primer y el
segundo círculo conmutador de valoración son círculos conmutadores
integrados, concretamente, círculos conmutadores integrados
programables, que se hallan conectados entre sí a través del
transmisor de posición. En los acondicionamientos especialmente
preferentes, los círculos conmutadores integrados están conectados
entre sí directamente a través del transmisor de posición. Dicho de
otro modo, el transmisor de posición puede conectarse directamente
entre los círculos conmutadores integrados.
El empleo de círculos conmutadores integrados
también se conoce por sí mismo en el sector de la tecnología de
seguridad. Sin embargo, resulta especialmente ventajoso emplear el
primer y el segundo círculo conmutador de valoración con la ayuda
de un microcontrolador, un microprocesador, un FPGA u otro circuito
lógico. La cantidad de componentes necesarios se reducirá así al
mínimo. Los costes de fabricación y el espacio de montaje necesarios
también se reducirán conforme a ello.
Se entiende que las características
anteriormente mencionadas y las aún pendientes de explicar no sólo
son de aplicación en la combinación indicada en cada caso, sino
también en otras combinaciones o por sí solas, sin abandonar el
ámbito del presente invento.
Los dibujos, que se detallan a continuación,
muestran varios ejemplos de realización del presente invento. Se
muestra lo siguiente:
La figura 1 es una representación esquemática
simplificada de un conmutador de seguridad para la desconexión a
prueba de errores de un receptor eléctrico conforme a un ejemplo de
ejecución preferente del invento;
La figura 2 es una representación simplificada
de un primer ejemplo de ejecución del nuevo dispositivo para la
valoración a prueba de errores de un transmisor de posición;
Las figuras 3 y 4 presentan el dispositivo de la
figura 2 en dos estados de funcionamiento distintos;
La figura 5 presenta un segundo ejemplo de
ejecución del nuevo dispositivo;
La figura 6 presenta un tercer ejemplo de
ejecución del nuevo dispositivo;
La figura 7 presenta un cuarto ejemplo de
ejecución del nuevo dispositivo;
La figura 8 presenta un quinto ejemplo de
ejecución del nuevo dispositivo;
En la figura 1 existe un aparato de conmutación
con el que se emplea el nuevo procedimiento y el nuevo dispositivo,
designado en su totalidad con la cifra de referencia 10. El aparato
de conmutación 10 está formado por dos canales y posee dos
microcontroladores 12 y 14 que se pueden comunicar entre sí mediante
una conexión 15, para controlar sus datos y compararlos entre sí.
La conexión 14 puede ser, por ejemplo, una RAM de doble puerto, o
bien una interfaz de comunicación (por ejemplo, UART).
Cada microcontrolador 12 y 14 direcciona un relé
16 y 18. Los contactos de conmutación de los relés 16 y 18 se
encuentran dispuestos en serie entre bornes de conexión 20 del
aparato de conmutación 10, de modo que forman circuitos de
corriente 22 entre los bornes de conexión 20, que pueden abrirse sin
errores con la ayuda del microcontrolador 12 y 14. Los contactos de
cierre del relé 16, 18 forman dos circuitos de corriente 22, a
través de los cuales se conectan dos contactores 24, 26 con un
suministro de corriente 27 externo. Los contactores 24, 26 son
receptores eléctricos según el concepto del presente invento y
también sirven, por ejemplo, para interrumpir sin errores el
funcionamiento de una máquina que aquí no se representa. Los
contactos de reposo del relé 16, 18 están guiados mediante los
contactos de cierre y forman un bucle de realimentación a través
del cual los microcontroladores 12, 14 pueden leer el estado de
conmutación del relé 16, 18.
El empleo del relé 16, 18 como elementos de
conexión del lado de salida del aparato de conmutación 10, debe
considerarse a modo de ejemplo. El invento también puede aplicarse a
aparatos de conmutación con salidas de semiconductor, y también a
otros aparatos y dispositivos en los cuales deba valorarse y
controlarse a prueba de errores un transmisor de posición basado en
la impedancia.
Del lado de la entrada, el aparato de
conmutación 10 capta la señal de aviso de uno o varios palpadores de
emergencia 28 y uno o varios interruptores protectores de puerta
30. Asimismo el aparato de conmutación 10 podría contar con la
conexión de otros aparatos de señalización, por ejemplo, barreras
fotoeléctricas, rejillas fotoeléctricas y transmisores de
revoluciones, entre otros.
Con el número de referencia 32 se designa un
transmisor de recepción representado esquemáticamente, que se
valora y se controla mediante el nuevo procedimiento en el aparato
de conmutación 10. La representación del transmisor de posición 32
como aparato "externo" se ha elegido así en aras de la
simplificación. Normalmente el transmisor de recepción 32 se
hallará dispuesto dentro de la carcasa del aparato de conmutación
10, donde se accederá a un botón de mando, por ejemplo, un actuador
giratorio, en un lado de la carcasa del aparato de conmutación
10.
La figura 2 muestra un ejemplo de ejecución
preferente para la valoración y el control del transmisor de
recepción 32. En el ejemplo de ejecución especialmente preferente
se presenta un potenciómetro con una primera conexión 34, una
segunda conexión 36 y una toma regulable 38. Entre las conexiones 34
y 36, el potenciómetro posee una impedancia total definida. En la
toma regulable 38 hay una primera y una segunda impedancia parcial
40 y 42 mensurables, cuya suma coincide con la impedancia
total.
Pero el presente invento no se limita a la
valoración e los potenciómetros. También puede aplicarse en redes
de resistencia y en otros componentes o elementos de conmutación, en
los cuales la impedancia total se subdivide en dos (o más)
impedancias parciales a través de una toma ajustable y se calculan
las impedancias parciales.
La primera conexión 34 del potenciómetro 32 está
unida a una conexión de puerto A_P1 del microcontrolador 12. Del
mismo modo, la segunda conexión 36 del potenciómetro 32 está unida a
una conexión de puerto B_P1 del microcontrolador 14. Las conexiones
de puerto A_P1, B_P1 del microcontrolador 12 y 14 puede ocuparlas de
forma alterna el microcontrolador con un potencial de tensión alto
(por ejemplo, un voltaje de servicio) o con un voltaje de tensión
bajo (por ejemplo, tierra). Asimismo, ambas entradas de puerto
pueden conmutarse con alta impedancia con los microcontroladores,
lo cual genera una separación de la conexión entre la primera y la
segunda conexión 34, 36 y el microcontrolador 12, 14 correspondiente
(se muestra en las figuras 3 y 4).
La toma 38 del potenciómetro 32 está unida tanto
con una entrada A_IN al microcontrolador 12 como con una entrada
B_IN al microcontrolador 14. Las entradas A_IN, B_IN permiten a los
microcontroladores captar un voltaje existente en la toma 38 del
potenciómetro 32. En un ejemplo de ejecución especialmente
preferente, cada microcontrolador 12, 14 contiene un transformador
análogo digital integrado, que convierte los voltajes existentes en
las entradas A_IN, B_IN a un valor digital, que luego puede ser
procesado por el microcontrolador. Los voltajes existentes en las
entradas A_IN, B_IN son las 2 magnitudes representativas para las
impedancias parciales 40, 42 del potenciómetro 3.
Asimismo la toma 38 también está conectada con
una primera conexión 44 de una resistencia fija 45, que sirve aquí
de impedancia de referencia. La segunda conexión 46 de la
resistencia fija 45 está conectada a través de un elemento de
conexión 48 con una conexión de puerto B_TEST del microcontrolador
14. La toma 38 del potenciómetro 32 también se encuentra dispuesta
en serie respecto a la resistencia fija 45 y la conexión en serie se
realiza a través del elemento de conexión 48 a la conexión de
puerto B_TEST del microcontrolador 14. Como alternativa o
complemento, la conexión en serie también puede estar unida mediante
la conexión de puerto A_TEST correspondiente (no se representa) al
microcontrolador 12.
El microcontrolador 14 se encuentra en posición
de generar en la conexión de puerto B_TEST un potencial de tierra.
Además, la conexión entre la resistencia fija 45 y el
microcontrolador 14 puede conmutar mediante alta impedancia a
través del elemento de conexión 48. El elemento de conexión 48
aparece aquí representado gráficamente. En ejemplos de ejecución
preferentes, el microcontrolador 14 puede conmutar con impedancia
alta la conexión de puerto B_TEST a través de un elemento de
conexión integrado (que no se representa).
El funcionamiento de este nuevo dispositivo para
verificar el potenciómetro 32 se representa en las figuras 3 y 4,
donde las mismas referencias designan los mismos elementos que
antes.
Para comprobar el potenciómetro 32, el
microcontrolador 12 genera un potencial de tensión elevado de, por
ejemplo, 5 voltios, en la conexión de puerto A_P1. El
microcontrolador 14 conmuta su conexión de puerto B_P1 con
impedancia alta, representado gráficamente en la figura 3, mientras
que la unión entre la conexión 36 y la conexión de puerto B_P1 se
separa. Además, el microcontrolador 14 dispone un potencial de
tensión reducido, preferentemente tierra, en la conexión de puerto
B_TEST. En este caso, la primera impedancia parcial 40 del
potenciómetro 32 de un divisor de tensión con la resistencia fija
45. La tensión parcial descendente en la impedancia parcial 40
puede medirse en las entradas A_IN, B_IN. Esta caída de tensión en
la impedancia parcial 40 es una medida para la magnitud de la
impedancia parcial 40.
Finalmente, conforme a la figura 4, se calcula
la segunda impedancia parcial 42 del potenciómetro 32, de forma que
el microcontrolador 14 aplica en su conexión de puerto B_P1 un
potencial de tensión elevado, por ejemplo, 5 voltios, cuando el
microcontrolador 12 conmuta con impedancia alta su conexión de
puerto A_P1. Entonces se forma el divisor de tensión de la segunda
impedancia parcial 42 y la resistencia fija 45. La tensión
descendiente en la impedancia parcial 42 puede medirse en las
entradas A_IN, B_IN. Una suma de las tensiones/impedancias parciales
calculadas metrológicamente permite detectar posibles fallos de
contacto y también errores de deriva del potenciómetro 32. Además, a
partir del conocimiento de ambas impedancias parciales 40, 42 puede
calcularse la posición de ajuste del potenciómetro 32, lo cual
permite un control de plausibilidad, puesto que la posición de
ajuste del potenciómetro 32 también puede registrarse
metrológicamente del modo descrito a continuación. Finalmente,
mediante este entorno de prueba, también se pueden detectar errores
"stuck at" en las conexiones de puerto mencionadas del
microcontrolador 12, 14.
La posición de ajuste del potenciómetro 32 puede
calcularse metrológicamente con el dispositivo de la figura 2, de
modo que la conexión de puerto B_TEST se conmuta con impedancia alta
(elemento de conexión 48 abierto), y en la conexión de puerto A_P1
del microcontrolador 12 se genera un potencial de tensión elevado,
por ejemplo, de 5 voltios, y en la conexión de puerto B_P1 del
microcontrolador 14 se genera un potencial de tensión bajo, por
ejemplo, de tierra. El potencial de tensión de las conexiones de
puerto A_P1, B_P1 también podría estar cambiado. En ambos casos
existe una tensión transversal a través del potenciómetro 32, donde
la toma 38 forma un divisor de tensión. La lectura de la tensión
parcial existente en la toma 38 permite calcular metrológicamente la
posición de ajuste del potenciómetro 32.
Tal como podrán deducir con facilidad los
expertos en la materia, la conmutación existente para la valoración
a prueba de errores del potenciómetro 32 también puede accionarse
con diferentes tensiones de alimentación en los microcontroladores
12, 14. Esto permite también una elevada seguridad ante errores
debido a la redundancia por varias vías. Asimismo este ejemplo de
ejecución posee la ventaja de que la posición de ajuste del
potenciómetro 32 es independiente de cada valor de impedancia del
potenciómetro e independiente de los valores y tolerancias de la
resistencia fija 45, de la resistencia de paso del rectificador del
potenciómetro e independiente de la tensión de alimentación.
Además, en la toma 38 se cambia la tensión parcial existente lineal
con la modificación de la posición de ajuste, de modo que se pueden
identificar multitud de posiciones de ajuste de exactitud constante
a través de todo el área de trabajo del potenciómetro 32.
La realización que se divulga aquí con dos
microcontroladores es preferente para los conmutadores de seguridad
que se utilizan para la valoración y el control de
microcontroladores redundantes de los aparatos de medición. El
coste en componentes es mínimo. Principalmente, el presente invento
también puede aplicarse con sólo un microcontrolador (o bien otra
unidad de valoración "monocanal"), de modo que la primera y la
segunda magnitud se miden en sucesión temporal y/o a través de
diferentes entradas de puerto de la única unidad de valoración.
La figura 5 muestra otro ejemplo de ejecución,
en el cual las mismas referencias designan los mismos elementos
mencionados con anterioridad. En este caso aparecen tres
potenciómetros P1, P2, P3 conmutadas con sus primeras y segundas
conexiones entre las correspondientes conexiones de puerto del
microcontrolador 12, 14. Las tomas 38a, 38b, 38c de los tres
potenciómetros se concentran en un nodo y se unen del modo
anteriormente mencionado tanto a las entradas A_IN, B_IN de ambos
microcontroladores 12, 14, como a la resistencia fija 45 mediante
la conexión de puerto B_TEST. Mediante esta disposición pueden
valorarse y controlarse varios potenciómetros P1, P2, P3 del modo
anteriormente descrito. Conforme a un ejemplo de ejecución
alternativo, en la figura 5 también se representan dos resistencias
en los circuitos de enlace entre las tomas 38a, 38b, 38c y las
entradas A_IN, B_IN del microcontrolador 12, 14. Estas resistencias
sirven para el desacoplamiento, pero también pueden suprimirse en
otros ejemplos de ejecución.
La figura 6 muestra otro ejemplo de ejecución de
un dispositivo para la valoración a prueba de errores del
transmisor de posición, otra vez como ejemplo de un potenciómetro
32. Por lo demás, las referencias designan los mismos elementos que
en los casos anteriores. En el ejemplo de ejecución conforme a la
figura 6, el potenciómetro 32 con sus conexiones 34, 36 se
encuentra entre las conexiones de puerto A_P1, B_P1 del
microcontrolador 12, 14. La toma 38 se halla unida en paralelo a
ambas entradas A_IN, B_IN del microcontrolador 12, 14. A diferencia
del ejemplo de ejecución anterior, se emplean dos resistencias fijas
54, 56, de modo que la resistencia 54 se encuentra entre la primera
conexión 34 del potenciómetro 32 y la conexión de puerto A_P1 del
microcontrolador 12, mientras que la segunda resistencia 56 se
encuentra entre la segunda conexión 36 del potenciómetro 32 y la
conexión de puerto B_P1 del microcontrolador 14. Con la ayuda de las
resistencias 54, 56, en el caso de diferentes tensiones de
alimentación del microcontrolador 12, 14 se puede evitar que en el
microcontrolador, con una tensión de alimentación baja, se alcance
un potencial de tensión que sobrepase su tensión de alimentación.
Preferentemente, ambas resistencias 54, 56 tienen el mismo volumen,
de modo que la tensión de la toma 38 es exactamente la mitad de la
tensión existente a través de la conexión en serie 32, 54, 56, si el
potenciómetro se encuentra en el medio. Mediante la conmutación
alterna de los potenciales en las salidas de puerto A_P1, B_P1 es
posible calcular las impedancias parciales del potenciómetro 32, y
es posible llevar a cabo un control de plausibilidad para verificar
el funcionamiento del potenciómetro 32.
La figura 7 muestra un ejemplo de ejecución en
el cual el potenciómetro 32 con sus conexiones 34, 36 se encuentra
situado entre las entradas A_IN, B_IN del microcontrolador 12, 14.
La conexión 38 es paralela a las conexiones de puerto A_P1, B_P1.
Además, la conexión 34 discurre a través de una resistencia 58 a
tierra, y la conexión 36, a través de una resistencia 60 a tierra.
En este caso, es posible alimentar un potencial de tensión alterno
en la toma 38, de modo que un microcontrolador 12, 14 se conmuta con
impedancia alta su conexión de puerto, mientras que el otro emite
un potencial alto.
El ejemplo de ejecución de la figura 8 coincide
con el ejemplo de ejecución de la figura 7, salvo que en la toma 38
hay un potencial fijo V_{cc}. En los dos últimos ejemplos de
ejecución indicados, los microcontroladores miden las tensiones
parciales contrarias en el potenciómetro 32, que coinciden con las
impedancias parciales correspondientes.
Claims (15)
1. Dispositivo para la valoración de un
transmisor de posición (32), que posee por lo menos una primera y
una segunda conexión (34, 36) entre las cuales existe una impedancia
total definida, y que posee una toma ajustable (38), en la cual se
pueden medir una primera y una segunda impedancia parcial (40, 42),
concretamente, para la valoración a prueba de errores de un
potenciómetro, con una unidad de valoración (12, 14), conectada con
el transmisor de posición (32) a fin de calcular una posición de
ajuste instantánea de la toma (38) con la ayuda de por lo menos una
de las dos impedancias parciales (40, 42), y con una impedancia de
referencia (45; 54, 56; 58, 60) para la verificación del transmisor
de posición (32), que se caracteriza por que la unidad de
valoración (12, 14) está constituida de tal modo que calcula una
primera magnitud representativa para la primera impedancia parcial
(40) y una segunda magnitud representativa para la segunda
impedancia parcial (42).
2. Dispositivo conforme a la reivindicación 1,
caracterizado por que la unidad de valoración (12, 14)
contiene un primer círculo conmutador de valoración (12) y un
segundo círculo conmutador de circulación (14), cada uno de los
cuales está conformado para calcular por lo menos una de las
magnitudes.
3. Dispositivo de conformidad con la
reivindicación 2, caracterizado por que el primer círculo
conmutador de valoración (12) presenta una primera salida (A_P1) y
el segundo círculo conmutador de valoración (14) una segunda salida
(B_P1), cada una de las cuales puede ocuparse con un potencial alto
o bajo.
4. Dispositivo conforme a la reivindicación 3,
caracterizado por que la primera salida (A_P1) está conectada
con la primer conexión (34) del transmisor de posición (32), y la
segunda salida (B_P1) con la segunda conexión (36) del transmisor de
posición (32).
5. Dispositivo conforme a la reivindicación 3,
caracterizado por el hecho de que la primera y la segunda
salida (A_P1, B_P1) están unidas a la toma (38).
6. Dispositivo conforme a una de las
reivindicaciones 3 a 5, caracterizado por poseer por lo menos
un elemento de conexión conformado de tal forma que separa el
transmisor de posición (32) de la primera o la segunda salida (A_P1,
B_P1).
7. Dispositivo conforme a una de las
reivindicaciones 2 a 6, caracterizado por que el primer
círculo conmutador de valoración (12) presenta una primera entrada
(A_IN) y el segundo círculo conmutador de valoración (14) presenta
una segunda entrada (B_IN), que están unidas al transmisor de
posición (32).
8. Dispositivo conforme a la reivindicación 7,
caracterizado por el hecho de que la primera y la segunda
entrada (A_IN, B_IN) están unidas a la toma (38).
9. Dispositivo conforme a la reivindicación 7,
caracterizado por que la primera entrada (A_IN) está
conectada con la primera conexión (34) del transmisor de posición
(32), y la segunda entrada (B_IN) con la segunda conexión (36) del
transmisor de posición (32).
10. Dispositivo conforme a una de las
reivindicaciones 1 a 9, caracterizado por que la impedancia
de referencia (45) presenta una primera conexión (44) unida a la
toma (38).
11. Dispositivo conforme a la reivindicación 1 a
10, caracterizado por que la impedancia de referencia (45)
presenta una segunda conexión (46) unida mediante una salida
(B_TEST) de la unidad de valoración (12, 14).
12. Dispositivo conforme a una de las
reivindicaciones 1 a 11, caracterizado por multitud de
transmisores de posición (P1, P2, P3) y multitud de tomas (38a,
38b, 38c), unidas entre sí de modo que cada transmisor de posición
(P1, P2, P3) presenta una primera y una segunda conexión, que se
halla unida a la unidad de valoración (12, 14).
13. Dispositivo conforme a una de las
reivindicaciones 2 a 12, caracterizado por que el primer y el
segundo círculo conmutador de valoración (12, 14) son círculos
conmutadores integrados, concretamente, círculos conmutadores
integrados programables, unidos entre sí a través del transmisor de
posición (32).
14. Conmutador de seguridad para la desconexión
a prueba de errores de un receptor eléctrico (24, 26), con por lo
menos una entrada para la recepción de una señal de aviso (28, 30),
que representa un requisito de seguridad, con una unidad de
valoración y control (12, 14) para la valoración de la señal de
aviso, con por lo menos un elemento de conexión (16, 18) conformado
de modo que interrumpe a prueba de errores un circuito de corriente
(22) del receptor (24, 26) en función de la unidad de valoración y
control (12, 14) y con un transmisor de posición (32) para el
ajuste de una magnitud de funcionamiento del conmutador de
seguridad, caracterizado por un dispositivo conforme a las
reivindicaciones 1 a 13 para la valoración a prueba de errores del
transmisor de posición (32).
15. Procedimiento para la valoración a prueba de
errores de un transmisor de posición (32) que posee por lo menos
una primera y una segunda conexión (34, 36), entre las cuales puede
medirse una impedancia total definida, y una toma ajustable (38) en
la cual puede medirse una primera y una segunda impedancia parcial
(40, 42), concretamente, para la valoración a prueba de errores de
un potenciómetro, según los pasos siguientes: determinación de una
posición de ajuste instantánea de la toma (38) con la ayuda de por
lo menos una de las impedancias parciales (40, 42) y verificación
del transmisor de posición (32) con la ayuda de una impedancia de
referencia (45; 54, 56; 58, 60), caracterizado por el hecho
de que se calcula una primera magnitud representativa para la
primera impedancia parcial (40) y una segunda magnitud
representativa para la segunda impedancia parcial (42), y que la
posición de ajuste de la toma (38) se controla mediante la primera y
la segunda magnitud.
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