ES2352140T3 - Sistema de control de motor. - Google Patents
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Abstract
Un sistema de control de motor para un mecanismo de cierre comprende circuitería eléctrica que incluye detectores de límites primero y segundo, un detector térmico y medios de detección de señal eléctrica, todos los cuales están conectados eléctricamente a un motor (10) que ha de ser controlado, en el que los medios de detección de señal eléctrica se pueden hacer funcionar para detectar variaciones en señales eléctricas en la circuitería indicativas de uno o más de que se está alcanzando un límite de recorrido del mecanismo de cierre, una condición de calado o un interruptor térmico, caracterizado porque los medios de detección de señal eléctrica se pueden hacer funcionar para detectar formas (2-16) de onda de un suministro de potencia de entrada como una señal de sincronización.
Description
Sistema de control de motor.
Esta invención se refiere a un sistema de
control de motor y a un método para hacer funcionar un sistema de
control de motor.
Los motores accionados por condensador son
efectivamente motores de inducción de dos fases. Tienen dos
devanados enrollados de manera que optimizan la fuente de potencia
disponible, concretamente un suministro de fase doble creado a
partir de una fuente de voltaje de conducción general de fase
única.
Un condensador en serie con uno de los devanados
crea un avance de fase y, por consiguiente, una corriente magnética
delantera en uno de los devanados de motor que crea una fuerza
rotacional con buenas características de par motor de arranque y
carga. La rotación en cualquier dirección es posible simplemente
conectando la fuente de suministro a cualquiera de los devanados de
motor con un condensador común que proporciona la conexión de fase
avanzada al otro devanado.
Comúnmente, cuando se usa en situaciones de
ciclo de servicio muy bajo, no se considera este tipo de motor para
un funcionamiento continuo y está equipado de un dispositivo de
interruptor térmico. Para hacer posible que se use un conmutador
térmico de polo único, éste está conectado normalmente en serie con
la línea de suministro a tierra y es un dispositivo de
autoreinicialización que rehace el circuito cuando se ha producido
el enfriamiento. También, se incluyen conmutadores de límite
ajustable para evitar sobrerecorrido del motor/equipo en ambas
direcciones.
Los sistemas de control tradicionales para tales
motores aplicarán usualmente potencia a uno de los terminales de
motor por un periodo dado de tiempo, que debería hacer posible que
la puerta (u otro sistema) se desplazara hasta su límite
pretendido. El sistema de control no tiene conocimiento de si el
recorrido correcto, o en realidad cualquier recorrido, ha tenido
lugar. Tampoco estará al tanto normalmente del funcionamiento del
interruptor térmico. Este último se podría detectar de manera
bastante simple monitorizando la corriente de motor, pero se podría
confundir fácilmente con que el motor alcanza su límite pretendido
cuando el conmutador de límite se abre por conmutación. La
detección de una condición de calado de motor monitorizando la
corriente no es fiable, porque la corriente extraída es dependiente
de la impedancia de motor y no dará siempre un resultado
correcto.
El documento EP 1357662 divulga un sistema de
control de motor para un mecanismo de cierre, basado en la
monitorización de los niveles de voltaje medidos en los terminales
de motor.
Tal sistema de detección es relativamente
inexacto y no es capaz de predetectar condiciones de calado
incipientes.
Es un objeto de la presente invención superar
las limitaciones anteriores, así como proporcionar otros beneficios
de control sin modificaciones molestas en sistemas de motor
existentes. También es un objeto proporcionar un sistema que podría
actualizar una instalación existente para proporcionar
características de seguridad y control enormemente
perfeccionadas.
Estos objetos son alcanzados por un sistema de
control de motor y método de acuerdo con las reivindicaciones 1 y
7, en el que los medios de detección de señal eléctrica están
adaptados para referenciar una forma de onda de un suministro de
potencia de entrada como señal de sincronización. Preferentemente,
se usa una ventana de duración variable para referenciar la forma
de onda. La duración de la ventana se reduce preferentemente una
vez que se ha referenciado la forma de onda. La ventana se mueve
preferentemente por la forma de onda.
Preferentemente, los medios de detección de
señal eléctrica se pueden hacer funcionar para detectar formas de
onda de señales en la circuitería y/o variaciones de formas de onda
en dicha circuitería. Los medios de detección de señal eléctrica
incorporan preferentemente al menos un optoacoplador que se puede
hacer funcionar para suministrar señales eléctricas a un
microprocesador del sistema de control de motor. Preferentemente,
hay cuatro optoacopladores; preferentemente para detección de primer
límite, detección de segundo límite, detección de calado/carga, y
detección de soldadura de relé de interruptor/térmico.
Preferentemente, el mecanismo de cierre es una
puerta o compuerta, tal como una puerta de lamas. Preferentemente,
los conmutadores de límite están adaptados para dispararse en
extremos opuestos de recorrido del mecanismo de cierre, tal como un
límite de recorrido horario (en el sentido de las agujas del reloj)
y un límite de recorrido antihorario (en el sentido contario a las
agujas del reloj).
Los medios de detección de señal eléctrica están
adaptados preferentemente para detectar condiciones de mecanismo de
cierre que corresponden al motor que marcha en una primera
dirección, al motor que marcha en una segunda dirección, un límite
de recorrido del mecanismo de cierre alcanzado para la primera
dirección de recorrido, un límite de recorrido del mecanismo de
cierre alcanzado para la segunda dirección, un interruptor térmico
del motor que marcha en las direcciones primera o segunda, una
aparición de condición de calado, una condición cercana al calado,
y/o una condición de calado.
La invención se extiende a un mecanismo de
cierre que incluye un sistema de control de motor y un motor como
se describe en el primer aspecto.
La invención se extiende a un sistema de control
de motor y un motor como se describe en el primer aspecto.
El motor puede ser un motor bidireccional, tal
como un motor accionado por condensador o un motor de inducción de
dos fases.
De acuerdo con un segundo aspecto de la
invención, un método para controlar un motor de mecanismo de cierre
comprende referenciar formas de onda portadas en circuitería
eléctrica de un sistema de control de motor, en el que el estado
relativo de una pluralidad de formas de onda se usa para inferir el
estado de funcionamiento del motor de mecanismo de cierre.
Preferentemente se usan al menos dos sensores,
preferiblemente optodetectores, para detectar las formas de
onda.
Preferentemente, las formas de onda detectadas
son referenciadas a un suministro de potencia de entrada.
Preferentemente, el método incluye esperar una
señal de disparador para comenzar una secuencia de temporización,
siendo buscada dicha señal de temporización en una ventana de
temporización. El tamaño de ventana se puede reducir después de que
se haya detectado la señal de temporización.
Todas las características aquí descritas se
pueden combinar con cualquiera de los aspectos anteriores, en
cualquier combinación.
Para un mejor entendimiento de la invención, y
para mostrar cómo se pueden llevar a efecto realizaciones de la
misma, se hará ahora referencia, a modo de ejemplo, a los dibujos
esquemáticos que se acompañan, en los que:
la figura 1 es un diagrama de circuito
esquemático de un sistema de control de motor y un motor, que
incluye varias formas de onda detectadas para diferentes modos de
funcionamiento del control;
la figura 2 es una vista parcial del diagrama de
circuito mostrado en la figura 1 que muestra las conexiones y
formas de onda para una segunda configuración del circuito;
la figura 3 es una vista parcial del diagrama de
circuito mostrado en la figura 1 que muestra las conexiones y
formas de onda para una tercera configuración del circuito;
la figura 4 es una vista parcial del diagrama de
circuito mostrado en la figura 1 que muestra las conexiones y
formas de onda para una cuarta configuración del circuito;
la figura 5 es una vista parcial del diagrama de
circuito mostrado en la figura 1 que muestra las conexiones y
formas de onda para una quinta configuración del circuito;
la figura 6 es una vista parcial del diagrama de
circuito mostrado en la figura 1 que muestra las conexiones y
formas de onda para una sexta configuración del circuito;
la figura 7 es una vista parcial del diagrama de
circuito mostrado en la figura 1 que muestra las conexiones y
formas de onda para una séptima configuración del circuito;
la figura 8 es una vista parcial del diagrama de
circuito mostrado en la figura 1 que muestra las conexiones y
formas de onda para una octava configuración del circuito;
la figura 9 es una vista parcial del diagrama de
circuito mostrado en la figura 1 que muestra las conexiones y
formas de onda para una novena configuración del circuito;
la figura 10 es una vista parcial del diagrama
de circuito mostrado en la figura 1 que muestra las conexiones y
formas de onda para una décima configuración del circuito;
la figura 11 es una vista parcial del diagrama
de circuito mostrado en la figura 1 que muestra las conexiones y
formas de onda para una undécima configuración del circuito;
la figura 12 es una vista parcial del diagrama
de circuito mostrado en la figura 1 que muestra las conexiones y
formas de onda para una duodécima configuración del circuito;
la figura 13 es una vista parcial del diagrama
de circuito mostrado en la figura 1 que muestra las conexiones y
formas de onda para una configuración de sobrecarga del circuito;
y
la figura 14 es un diagrama esquemático de forma
de onda que muestra formas de onda de conducción general, de
condensador y de optodetector e información de temporización.
En la figura 1 se muestra un motor que comprende
devanados W1 y W2 y un condensador C1. Se muestra esquemáticamente
un suministro eléctrico mediante sus conexiones como NEUT y LIVE.
También se muestran conexiones a tierra para un diodo D4 a NEUT y
también un optodetector referenciado CW LIMIT 8, un conmutador SW3
de interruptor térmico y también un optodetector de conmutador de
límite antihorario etiquetado CCW LIMIT 4.
La circuitería comprende cuatro optodetectores:
uno primero, etiquetado STALL/LOAD 2, para detectar una condición
de carga excesiva/calado; el segundo al que se ha hecho referencia
anteriormente, etiquetado CCW LIMIT, para detectar un límite de
recorrido antihorario de una puerta (no mostrada) controlada por el
motor 10; un tercer optodetector está etiquetado CW LIMIT, para
detectar un límite de recorrido de la puerta en el sentido de
rotación horario; y un cuarto optodetector, etiquetado WELD y/o
THERM 6, se usa para detectar una soldadura de un relé, etiquetado
RL1, o un interruptor térmico de él. Los optodetectores llevan
información desde un conmutador SW1 de límite horario, un
conmutador SW2 de límite antihorario, un interruptor térmico SW3,
relés RL1 a RL3, diodos D1 a D8, condensadores C1 y C2 y
resistencias R1 y R2, así como amplitudes de forma de onda para
detectar límites de recorrido antihorario y horario, calado del
motor, carga incrementada en el motor, fallos de relé y interruptor
térmico del motor.
Los optodetectores, u optoacopladores,
comprenden un LED que se ilumina por mediación de una señal que está
limitada en corriente usando una resistencia en serie (no
mostrada). Un fototransistor conmuta entonces cuando el LED se
ilumina. La conmutación del fototransistor proporciona una señal
para indicar que el optodetector tiene una entrada de señal. Los
optodetectores permiten ventajosamente el aislamiento de las señales
de detección pasadas a un microprocesador para procesar desde un
voltaje y corriente mayores requeridos por el motor.
En la figura 1 las formas de onda con números de
referencia 2 a 16 muestran formas de onda que serán detectadas para
circunstancias particulares experimentadas en la circuitería. Se
realizarán discusiones adicionales de estas formas de onda en
relación a las figuras 2 a 13. La forma de onda etiquetada M es la
forma de onda recibida desde el suministro principal. La forma de
onda etiquetada C es la forma de onda de fase avanzada presente en
el condensador etiquetado C1.
La figura 1 muestra la circuitería en la primera
condición, condición 1. El relé principal, RL1, se conmuta a un
estado apagado, que significa que el circuito está en un estado
quiescente sin que existan fallos o condiciones. En este estado no
habrá señales de ninguno de los optodetectores STALL/LOAD, WELD y/o
THERM, CCW LIMIT o CW LIMIT.
El principio básico involucrado es la
monitorización de conducción general y formas de onda de motor
usando los optoacopladores descritos anteriormente, aunque se
podrían aplicar técnicas alternativas para monitorizar los voltajes
de conducción general.
Para sincronizar las formas de onda para
análisis mediante un microprocesador se deriva una señal de
sincronización desde el transformador de conducción general (no
mostrado) usado para accionar los distintos circuitos de control.
Alternativamente, se podría usar un optoacoplador adicional u otros
medios para derivar esta señal. Las formas de onda mostradas en la
figura se muestran como empezando en este punto de sincronización
donde la señal de alimentación de conducción general se eleva
positivamente a través de cero. Se podría usar alternativamente
cualquier otro momento adecuado en la forma de onda, con la
condición de que esté cerrado a tiempo para la señal entrante de
conducción general.
Las condiciones de comienzo asumidas son como
sigue:
1 - Todos los relés no alimentados
eléctricamente (todos los contactos normalmente cerrados) y capaces
de funcionamiento normal, sin que existan fallos.
2 - Motor en medio recorrido con ambos
conmutadores de límite CW LIMIT y CCW LIMIT cerrados.
3 - Motor en condición de enfriamiento,
interruptor térmico SW3 cerrado para accionamiento normal.
4 - La conducción general "viva" está
conectada al común (COM) de RL1.
5 - La conducción general de "tierra"
conectada al extremo sin motor del interruptor térmico SW3 y también
a cuatro puntos de conexión adicionales etiquetados Neut que
proporcionan caminos de vuelta para monitorización de señal.
En las figuras 2 a 13 se muestran
características particulares adicionales del funcionamiento de la
circuitería. En estas figuras solo se muestran las partes
relevantes del circuito para mayor claridad, junto con las formas
de onda 2 a 6 relevantes mostradas en la figura 1. Cada una de las
figuras muestra una condición, etiquetadas condición 2 hasta
condición 12 con una condición final de condición de sobrecarga
mostrada en la figura 13. Estas condiciones son descritas como
sigue.
Esta condición se detecta cuando RL1 está
conectado a MAIN, SAFETY en RL2 no está conectado y el interruptor
térmico SW3 está interrumpido.
En la figura 2, RL1 se alimenta eléctricamente,
el interruptor térmico SW3 de motor está en estado cerrado de
marcha normal (frío).
Una forma 2 de onda será detectada por el
optoacoplador "WELD y/o THERMAL".
La conducción general rectificada, que fluye a
través del diodo D8, al optoacoplador y de vuelta a tierra por
mediación del diodo D4, da la detección del primer medio ciclo.
El segundo medio ciclo se detecta por la
corriente que fluye desde tierra a través de uno cualquiera o ambos
devanados W1 y C1 de motor, a través de SW1 CW LIMIT, a través del
contacto RL3 cerrado normalmente, a través del contacto RL2 cerrado
normalmente, a través del diodo D3, al optoacoplador "WELD y/o
THERMAL" y de vuelta a la viva por mediación del diodo D9.
Estas medidas de seguridad se toman antes de que
la potencia sea suministrada al motor.
Esta condición se aplica cuando el interruptor
térmico SW3 está interrumpido.
En la figura 3, RL1 se alimenta eléctricamente y
se hace funcionar el interruptor térmico SW3, es decir, en estado
abierto (caliente).
Se detectará una forma 3 de onda.
Se detectará el primer medio ciclo como en la
condición 2.
El segundo medio ciclo se perderá debido a la
ausencia de una señal a tierra a través del interruptor térmico
interrumpido SW3.
Esta forma de onda puede posiblemente generar
otras condiciones de fallo pero los resultados no mencionados
todavía, obtenidos de señales adicionales aclararán el
resultado.
Esta condición ocurre cuando RL1 está conectado
a MAIN, pero está soldado. El interruptor térmico SW3 está sin
disparar.
En la figura 4, se detectará una forma 4 de onda
previamente a cualquier RL1 en funcionamiento, ya que el contacto
es defectuoso y está cerrado por soldadura.
En esta condición el motor no se acciona todavía
por la alta impedancia de camino WELD y/o THERM a través de RL2 NC.
RL2 se proporciona como un conmutador de seguridad. En el estado no
alimentado eléctricamente, RL2 proporciona un camino de conmutador
que solo detecta corriente entre el relé RL3 de selección de
dirección y el relé principal RL1; este se limita a aproximadamente
1 mA y es completamente insuficiente para accionar el motor. RL2 y
RL3 se hacen funcionar solo cuando RL1 está apagado.
Esta condición muestra que el motor está
marchando en sentido horario (CW).
En la figura 5, RL1 no está alimentado
eléctricamente, RL2 está alimentado eléctricamente (tras una exitosa
prueba previa de RL1, etc.).
RL1 se ralimenta eléctricamente después, como lo
es el relé de potencia normal.
Se detectarán las formas 5 de onda.
El medio ciclo en fase se detecta mediante
corriente desde la viva que pasa por RL1 (NO), RL2 (NO), RL3 (NC),
diodo D1, al optoacoplador CCW LIMIT y de vuelta a tierra.
El medio ciclo de fase adelantada se detecta
mediante corriente desde la viva que pasa por RL1 (NO), RL2 (NO),
RL3 (NC), SW1, C1, SW2, diodo D2, al optoacoplador CW LIMIT y de
vuelta a tierra.
Esta condición muestra que el motor que marcha
en sentido horario ha alcanzado su límite de recorrido. En la
figura 6, RL1 está alimentado eléctricamente, RL2 está alimentado
eléctricamente, SW1 CW LIMIT se abre cuando se alcanza el límite de
recorrido de la puerta. Se detectarán las formas 6 de onda.
El medio ciclo en fase se detecta mediante
corriente desde la viva que pasa a través de RL1 (NO), RL2 (NO),
RL3 (NC), diodo D1, al optoacoplador CCW LIMIT y de vuelta a
tierra.
El medio ciclo de fase adelantada no se detecta
cuando la abertura SW1 aísla el camino al optoacoplador CW LIMIT y
de vuelta a tierra.
Esta condición muestra un interruptor térmico o
calado de un motor que marcha en sentido horario.
En la figura 7, RL1 está alimentado
eléctricamente, RL2 está alimentado eléctricamente, SW1 está todavía
cerrado, y el interruptor térmico SW3 funciona y se abre.
Se detectará la forma 7 de onda. Sin ninguna
corriente fluyendo a través de los devanados a tierra, la corriente
virtualmente nula a través de C1 producirá un cambio de fase
insignificante de manera que la forma de onda detectada hará de
todo menos sincronizarse con la forma de onda de suministro de
conducción general. Un calado causaría también una detección casi
idéntica, cuando la carga del devanado 2 (W2) en calado invalidará
el avance de fase a través de C1. Después de la retirada de
potencia mediante el sistema de control tras una detección de
fallo, una prueba "fría" como en la condición 3 confirmará el
estado.
Esta condición muestra que el motor está
marchando en sentido antihorario (CCW).
RL1 no está alimentado eléctricamente, RL2 está
alimentado eléctricamente (tras una exitosa prueba anterior de RL1,
etc.), RL3 está alimentado eléctricamente para seleccionar la
dirección CCW. RL1 se ralimenta eléctricamente entonces, como lo es
el relé de potencia normal. Se detectará la forma 8 de onda.
El medio ciclo en fase será detectado mediante
corriente desde la viva pasando a través de RL1 (NO), RL2 (NO), RL3
(NO), diodo D2, al optoacoplador CW LIMIT y de vuelta a tierra.
El medio ciclo de fase adelantada se detecta
mediante corriente desde la viva pasando por RL1 (NO), RL2 (NO),
RL3 (NO), SW2, C1, SW1, diodo D1, al optoacoplador CCW LIMIT y de
vuelta a tierra.
Esta condición indica que se ha alcanzado el
límite de movimiento antihorario.
En la figura 9, RL1 está alimentado
eléctricamente, RL2 está alimentado eléctricamente, RL3 está
alimentado eléctricamente, y SW2 CCW LIMIT se abre cuando se
alcanza el límite de recorrido de la puerta. Se detectará la forma
9 de onda.
El medio ciclo en fase será detectado mediante
corriente desde la viva pasando por RL1 (NO), RL2 (NO), RL3 (NO),
diodo D2, al optoacoplador CCW LIMIT y de vuelta a tierra.
El medio ciclo de fase adelantada no se detecta
cuando la abertura SW2 aísla el camino al optoacoplador CCW LIMIT y
hace que vuelva corriente a tierra. Esta condición detecta que se
está alcanzando el límite antihorario.
Esta condición indica que se ha disparado el
interruptor térmico SW3, o un calado, cuando el motor está marchando
en sentido antihorario.
En la figura 10, RL1 está alimentado
eléctricamente, RL2 está alimentado eléctricamente, SW2 está todavía
cerrado, y el interruptor térmico SW3 funciona.
Se detectará la forma 10 de onda. Sin ninguna
corriente fluyendo a través de los devanados a tierra, la corriente
virtualmente nula a través de C1 producirá un cambio de fase
insignificante, de modo que la forma de onda de entrada y la forma
de onda detectada harán de todo menos sincronizarse. Un calado
también causaría una detección casi idéntica, mientras que la carga
de devanado 1 (W1) en calado invalidará el avance de fase a través
de C1. Después de la retirada de potencia mediante el sistema de
control tras una detección de fallo, una prueba "fría" como en
la condición 3 confirmará el estado.
En la figura 11, el motor está encendido y
marchando normalmente en cualquier dirección.
Se detectará la forma 11 de onda. La conducción
general que fluye a través de RL1 (NO) alimentado eléctricamente
pasa y se rectifica a través del diodo D7 y después se filtra por
mediación de R2 en C2 (R1 es solo una resistencia de descarga).
Esto almacena un valor de pico filtrado del voltaje de conducción
general.
El pico de la forma de onda detectado a través
de diodo D5 o diodo D6 tendrá un voltaje mayor que el voltaje de
conducción general causado por el efecto de la reactancia del
devanado de motor en serie que entra en resonancia con C1. Esto
será cierto independientemente de la dirección de motor, en una
dirección horaria por mediación de SW2 y D6 o en dirección
antihoraria por mediación de SW1 y el diodo D5.
El mayor voltaje desde el diodo D5 o diodo D6
acciona el optoacoplador STALL/LOAD por mediación de R1 y C2.
Esta condición muestra que el motor está
encendido y calado en cualquier dirección, véase la figura 12.
Se detectará la forma 12 de onda. La conducción
general, alimentada eléctricamente, que fluye a través de RL1 (NO)
pasa y se rectifica a través del diodo D7 y se filtra después por
mediación de R2 en C2 (R1 es solo una resistencia de descarga).
Esto almacena un valor de pico filtrado del voltaje de conducción
general.
Sin embargo, el colapso virtual de reactancia
inductiva del devanado actualmente en serie con C1 causará que el
voltaje elevado normalmente a través del diodo D5/D6 se colapse y la
corriente a través del optoacoplador STALL/LOAD se colapsará y la
señal desaparece.
Hasta ahora se han discutido condiciones de
detección absolutas. Sin embargo, el cambio desde señales de marcha
normal a calado es dinámico. La señal normal de marcha de 11
disminuye en amplitud y duración de tiempo cuando la carga aumenta.
Su avance de fase con respecto a la forma de onda de conducción
general también disminuye. Mediante el control del microprocesador
que monitoriza la temporización precisa de las formas de onda, las
condiciones de sobrecarga se pueden detectar por las formas 13, 14,
15 y 16 de onda, que muestran la aparición de un calado en 14,
calado cercano en 15 y un calado en 16.
Con el uso de esta detección es posible detectar
previamente un calado absoluto, reaccionar apropiadamente y
probablemente evitar el resultante calentamiento rápido de motor de
un calado completo, y la inevitabilidad de interruptor térmico.
Esto es importante para que el motor pueda marchar todavía a la
inversa y liberar la pieza atrapada que estaba causando la
condición de calado.
Un efecto equivalente también pasa a las señales
de detección de límite cuando se reducen el avance de fase y la
amplitud. Esto también se puede detectar, la aparición es sin
embargo menos pronunciada.
Se usa un microprocesador (no mostrado) por
medio de los optodetectores para detectar las formas de onda a las
que se ha hecho referencia anteriormente y para analizar esas formas
de onda para detectar en qué condición está el motor. Por ejemplo,
se podría detectar una condición cercana al calado y, si el motor se
invierte, se puede evitar un calado completo. El software está
programado para buscar salidas de los optoacopladores. Cada
combinación de salidas de optoacopladores desde los cuatro
optoacopladores y un optoacoplador para el suministro de conducción
general se analiza por el software frente a un conjunto estándar de
salidas producido por todas las combinaciones posibles. Así, con
las condiciones 1 a 12 y la sobrecarga descrita anteriormente el
software programado en el microprocesador discrimina entre posibles
salidas para determinar en qué condición está el sistema. Después
de eso, se llaman a las rutinas en el software dependiendo de la
condición identificada, es decir, si se detecta un calado, se
podría iniciar entonces la inversión del movimiento de puerta, o, si
se detecta carga excesiva, entonces se podría parar el motor.
La base de la temporización es comprobar que una
señal que va alto en la referencia de conducción general comience
un procedimiento de temporización. Todas las temporizaciones
subsiguientes se toman a partir de este punto de temporización. El
software detecta la conducción general yendo a la parte positiva de
la onda sinusoidal.
La figura 14 muestra las temporizaciones que son
usadas basadas en las formas de onda de conducción general y
condensador. La figura también muestra el comportamiento de los
cuatro optodetectores en relación con el suministro de conducción
general. Las referencias para abrir opto y cerrar opto son CW LIMIT
y CCW LIMIT, respectivamente.
La figura 14 muestra temporizaciones de ejemplo
que son tomadas cuando ha ocurrido la sincronización y el motor
está marchando en la dirección de cierre. Tr representa el comienzo
de la temporización aproximadamente 1 ms después de que el ciclo de
voltaje de conducción general sea positivo. Se usa S1 5,5 ms después
de Tr, para comprobar que las salidas de optodetector WELD y/o
THERM y OPEN son bajas y la salida de optodetector CLOSE es
alta.
S2, 10 ms después de S1, es un punto de
temporización para comprobar que la salida de optodetector WELD y/o
THERM es alta.
Se usa S3, 2 ms después de S2, para comprobar
que la salida de optodetector CLOSE es baja y la salida de
optodetector OPEN es alta.
S4, 1,0 ms después de S3, comprueba que la
salida de optodetector STALL/LOAD es baja.
En un ciclo completo, o un número de ciclos
completos, se comparan las salidas de los optodetectores en los
pasos de temporizacion S1 a S4 para determinar el estado del sistema
de control.
Entre S5 y S6 en la figura 14 puede ser que la
señal Tr de sincronización se pierda repetidamente. Si esto ocurre
comenzará una nueva búsqueda para localizar Tr. Para hacer esto, y
para empezar desde cero, se usa una ventana de búsqueda de 1 ms de
duración para encontrar el disparador en oscilaciones subsiguientes
del suministro de conducción general. Todas las temporizaciones se
toman desde el disparador. Si se ve el disparador, Tr, en la
ventana de 1 ms entonces el tamaño de la ventana se reduce a 0,5 ms.
Si no se detecta Tr en la siguiente oscilación (20,0 ms más tarde
en la figura 14), entonces la ventana se ensancha otra vez para la
siguiente oscilación. Así, la ventana puede estrecharse y
ensancharse constantemente dependiendo de si se identifica el
disparador. La variación de la ventana y la actualización constante
es una característica particularmente ventajosa del sistema.
Si la señal de disparador llega en la segunda
mitad de la ventana, entonces la ventana se mueve hacia delante
para el siguiente ciclo para asegurar que la ventana está más
centrada sobre el disparador. En cambio, si el disparador está en
la primera parte entonces la ventana se mueve hacia atrás. Se
considera que la señal Tr de sincronización se ha producido si cae
dentro de la anchura de ventana. Si Tr se pierde, el extremo de la
ventana se considera como el disparador Tr. Se resta un valor de w/2
de S1 para corregir la ventana de temporización total. Si se pierde
un número de disparadores, se comienza una nueva
bús-
queda.
queda.
Para permitir detecciones perdidas y teniendo en
cuenta una frecuencia de funcionamiento de 50 Hz, se pueden perder
varios ciclos antes de que se necesite actuar. Así, cuando se
detecta una señal particular por ejemplo 10 veces para indicar un
calado, se asume que es correcto. Si solo un periodo de oscilación
indicase un calado, entonces se podría ignorar y asumir que es un
error.
Las señales descritas anteriormente se han
comparado con formas de onda de fuente de CA. El efecto, sin
embargo, de procesar las señales a través de los optoacopladores es
causar una "cuadratura" de la forma de forma de onda de modo
que se presentan formas de onda casi cuadradas al microprocesador.
Estas señales están mucho más optimizadas para una temporización
precisa y una perturbación mínima por el uso de entradas de
disparador Schmitt en el microprocesador. La transición de señal,
es decir Tr, tiene lugar aproximadamente al 25% de voltaje de pico.
Las formas de onda son como se muestran en la figura 14. Las escalas
verticales de las señales digitales que representan las salidas de
optoacoplador se han comprimido para proporcionar claridad en la
figura 14, pero todas son señales "encarriladas" (del término
inglés "rail to rail") aplicadas a las entradas de
microprocesador.
La ventana "W" a la que se ha hecho
referencia es la ventana de 1,0 ms generada en software para hacer
posible la sincronización perfecta con la forma de onda de CA de
conducción general. Los puntos S5 y S6 de temporización no son
puntos de medición verdaderos sino las temporizaciones de software
para proporcionar una ventana dinámica estrechamente controlada
para la sincronización. La ventana "W" se reduce en anchura
dinámicamente bajo control de software para proporcionar una
ventana estrecha de oportunidad de capturar la transición postcero
de conducción general. La ventana estrecha proporciona un rango de
tiempo muy limitado para que se produzca la interrupción y por
consiguiente da al sistema una alta inmunidad al ruido.
Se puede usar alternativamente un principio
similar de sincronización detectando la extensión de la salida del
optoacoplador y derivando un centro de punto de sincronización de
detección de pico. Se puede aplicar la misma técnica de detección
dinámica, pero detectando dos puntos de detección (que suben y
bajan) mejor que uno.
Las señales medidas en las entradas se filtran
digitalmente en software para otra vez mejorar adicionalmente la
inmunidad al ruido. Las señales resultantes obtenidas en S1, S2, S3
y S4 son entonces consideradas por las rutinas de software. Desde
estos estados de entrada y diversos modos de funcionamiento, el
software puede definir el preciso estado de carga/marcha del motor
y, por consiguiente, se crea el entorno de control de servobucle
del motor mejor que los sistemas de estilo histórico de bucle
abierto.
El sistema es capaz de autoaprender, porque se
hace una instalación inicial con temporizaciones estándar para las
formas de onda, tras lo cual, y después de que el sistema se encaja
en una instalación de puerta, los valores de temporización estándar
para un calado son remplazados entonces, buscando una vuelta al
punto de temporización crítica. También, la facilidad de
autoaprendizaje es ventajosa para optoacopladores que tienen una
tolerancia de fabricación, como es usual.
Mediante una medición de precisión de las
temporizaciones de las señales anteriores, se puede lograr
información exacta como la descrita.
Una ventaja particular del sistema es la
habilidad de usar un tren de pulsos, o las formas de onda
detectadas, para predetectar calados, etc. Los pulsos son
referenciados mediante voltaje y tiempo. Si, por ejemplo, se
detecta un calado, se producen cambios de fase que son detectados
con exactitud para desarrollar un diagnóstico de los factores que
están causando los cambios.
El aparato considerado se puede usar para
detectar atrapamiento físico o carga adversa en la persiana. El
software puede entonces ejecutar protocolos de seguridad y/o de
liberación.
El diseño es fundamentalmente adecuado para
motores accionados por condensador permanente usados inicialmente
en el movimiento de puertas de persiana de lamas, sistemas de
control de compuerta, otros dispositivos de cierre reversible,
incluyendo cubiertas reversibles y otros dispositivos.
Las ventajas fundamentales del sistema descrito
son las siguientes:
1 - Proporcionar detección de fallos de relé
fundamentales (soldadura de relé).
2 - Proporcionar detección de condición de
interruptor térmico de motor.
3 - Proporcionar detección de un motor
alcanzando sus límites de recorrido designado en ambas
direcciones.
4 - Proporcionar detección de condición de
calado de motor.
5 - Proporcionar monitorización de carga
dinámica para detectar cargas de motor anómalas.
Claims (8)
1. Un sistema de control de motor para un
mecanismo de cierre comprende circuitería eléctrica que incluye
detectores de límites primero y segundo, un detector térmico y
medios de detección de señal eléctrica, todos los cuales están
conectados eléctricamente a un motor (10) que ha de ser controlado,
en el que los medios de detección de señal eléctrica se pueden
hacer funcionar para detectar variaciones en señales eléctricas en
la circuitería indicativas de uno o más de que se está alcanzando un
límite de recorrido del mecanismo de cierre, una condición de
calado o un interruptor térmico, caracterizado porque los
medios de detección de señal eléctrica se pueden hacer funcionar
para detectar formas (2-16) de onda de un suministro
de potencia de entrada como una señal de sincronización.
2. Un sistema de control de motor según la
reivindicación 1, en el que los medios de detección de señal
eléctrica incorporan al menos un optoacoplador que se puede hacer
funcionar para suministrar señales eléctricas a un microprocesador
del sistema de control de motor.
3. Un sistema de control de motor según
cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que hay cuatro
optoacopladores; preferentemente para detección de primer límite,
detección de segundo límite, detección de calado/carga y detección
de soldadura de relé/interruptor térmico.
4. Un sistema de control de motor según
cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que se usa
una ventana de duración variable para referenciar la forma
(2-16) de onda.
5. Un sistema de control de motor según
cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que los medios
de detección de señal eléctrica están adaptados para detectar
condiciones de mecanismo de cierre que corresponden a que motor
(10) está marchando en una primera dirección, a que el motor (10)
está marchando en una segunda dirección, un límite de recorrido del
mecanismo de cierre alcanzado para la primera dirección de
recorrido, un límite de recorrido del mecanismo de cierre alcanzado
para la segunda dirección, un interruptor térmico del motor (10)
que corre en las direcciones primera o segunda, una aparición de
condición de calado, una condición cercana al calado, y/o una
condición de calado.
6. Un mecanismo de cierre, que incluye un
sistema de control de motor y un motor (10) como se describe en una
cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5.
7. Un método para controlar un motor (10) de
mecanismo de cierre, que comprende referenciar formas
(2-16) de onda portadas en circuitería eléctrica de
un sistema de control de motor, en el que el estado relativo de una
pluralidad de formas de onda se usa para inferir el estado de
funcionamiento del motor (10) de mecanismo de cierre, en el que el
estado relativo de la pluralidad de formas de onda se usa para
inferir uno o más de un límite de recorrido del mecanismo de cierre
que se está alcanzando, una condición de calado o un interruptor
térmico, caracterizado porque las formas de onda son formas
de onda de un suministro de potencia de entrada que son
referenciadas como una señal de sincronización.
8. El método de la reivindicación 7, en el que
se incluye esperar una señal de disparo para comenzar una secuencia
de temporización, siendo buscada dicha señal de temporización en una
ventana de temporización.
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