ES2621798T3 - Disposición y procedimiento para la detección capacitiva del movimiento de giro de un elemento de giro - Google Patents
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Abstract
Disposición para la detección capacitiva del movimiento de giro de un elemento de giro, presentando la disposición cuatro electrodos (1, 2, 3, 4) dispuestos en un plano, un equipo de evaluación (18) conectado a los electrodos (1, 2, 3, 4) y una superficie de acoplamiento (5) eléctricamente conductiva, que está dispuesta en el elemento de giro enfrentada a los electrodos (1, 2, 3, 4), comprendiendo los electrodos (1, 2, 3, 4) un electrodo de excitación central (4) alrededor del que están dispuestos los demás electrodos (1, 2, 3), estando la superficie de acoplamiento (5) en cada ubicación de giro enfrentada a la superficie del electrodo de excitación (4) y cubriendo una parte de la superficie formada por los demás electrodos (1, 2, 3) así como recubriendo con un giro del elemento de giro distintas zonas de la superficie formada por los demás electrodos (1, 2, 3), y presentando el equipo de evaluación (18), para la comprobación resuelta en el tiempo de la ubicación de giro del elemento de giro, un circuito de excitación (19) conectado al electrodo de excitación (4) para la generación de pulsos de excitación (13) con una frecuencia predefinida y un circuito de evaluación (20) conectado a los demás electrodos (1, 2, 3) para la captación de las señales de tensión aplicadas a los demás electrodos (1, 2, 3) y para la comparación de estas señales de tensión, caracterizada porque los demás electrodos (1, 2, 3) están formados por dos electrodos de sensor (1, 3) y un electrodo de referencia común (2), estando configurado al menos el electrodo de referencia común (2) de manera distinta a los electrodos de sensor (1, 3), y porque el circuito de evaluación (20) está configurado de tal modo que para la determinación del movimiento y de la ubicación de giro del elemento de giro se forma en cada caso una diferencia (DIFF1, DIFF2) de la señal de tensión entre uno de los dos electrodos de sensor (1, 3) y el electrodo de referencia común (2).
Description
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DESCRIPCION
Disposicion y procedimiento para la deteccion capacitiva del movimiento de giro de un elemento de giro
La invencion se refiere a una disposicion y a un procedimiento para la deteccion capacitiva del movimiento de giro de un elemento de giro, presentando la disposicion cuatro electrodos dispuestos en un plano, un equipo de evaluacion conectado a los electrodos y una superficie de acoplamiento electricamente conductiva. La superficie de acoplamiento esta dispuesta en el elemento de giro enfrentada a los electrodos y sirve para el acoplamiento capacitivo de los electrodos.
Los electrodos comprenden un electrodo de excitacion central alrededor del que estan dispuestos los demas electrodos, enfrentandose la superficie de acoplamiento a cada ubicacion de giro de la superficie del electrodo de excitacion y cubriendo esencialmente este. La superficie de acoplamiento cubre ademas una parte de la superficie formada por los demas electrodos y recubre con un giro del elemento de giro distintas zonas de la superficie formada por los demas electrodos. De esta manera se forma en cada ubicacion de giro de la superficie de acoplamiento un condensador de igual efecto entre el electrodo de excitacion y la superficie de acoplamiento electricamente conductiva, sobre la que se distribuye la carga tras el acoplamiento por el electrodo de excitacion. Esta carga distribuida sobre la superficie de acoplamiento se transmite en funcion de la ubicacion de giro hacia los electrodos enfrentados a la superficie de acoplamiento, que estan dispuestos alrededor del electrodo de excitacion. En este sentido, se configura un condensador entre los electrodos, que estan enfrentados en una ubicacion de giro determinada de la superficie de acoplamiento. Se inducen electrones que pueden comprobarse mediante una serial de tension en los electrodos.
Para poder comprobar de manera resuelta en el tiempo la ubicacion de giro del elemento de giro con la superficie de acoplamiento, el equipo de evaluacion presenta un circuito de excitacion conectado al electrodo de excitacion para la generacion de pulsos de excitacion con una frecuencia predefinida (circuito de frecuencia) y un circuito de evaluacion conectado a los demas electrodos para la captacion de las senales de tension aplicada en los electrodos y para la comparacion de estas senales de tension.
Las disposiciones de este tipo para la deteccion capacitiva se usan a menudo en contadores de consumo, en particular contadores de agua, aunque tambien contadores de corriente o gas, en los que el consumo del medio consumido se convierte en un movimiento de giro a traves de un elemento de deteccion. Este movimiento de giro se transmite entonces a traves de un acoplamiento, un engranaje y/o un arbol al elemento de giro de la disposicion en la que esta dispuesta la superficie de acoplamiento.
En un contador de agua, una rueda de aletas sirve en la mayona de los casos para la captacion del flujo continuo. El movimiento de giro de la rueda de aletas en el medidor de flujo continuo es una medida para la corriente volumetrica y puede captarse a traves de las propiedades electricas del elemento de giro en la disposicion de acuerdo con la invencion. Esto se efectua mediante un revestimiento de metal electricamente conductivo de medio lado del elemento de giro, que representa una superficie de acoplamiento especialmente adecuada y se acopla de manera capacitiva con los electrodos de la disposicion de sensor, que estan dispuestos de manera estacionaria.
Un ejemplo de una deteccion capacitiva de este tipo se describe en el documento EP 1 785 732 A1, que presenta una disposicion para detectar una rotacion de un elemento de giro con superficie parcial electricamente conductiva prevista sobre una superficie esencialmente plana del elemento de giro y un elemento de sensor estacionario con un electrodo de excitacion y al menos dos electrodos de receptor adyacentes al electrodo de excitacion. Los electrodos se enfrentan de manera distanciada a la superficie parcial electricamente conductiva y pueden acoplarse durante la rotacion del elemento de giro a traves de la superficie parcial electricamente conductiva de manera capacitiva con el electrodo de excitacion.
Los medios de deteccion previstos en la disposicion comprenden un medio de tension para la solicitacion del electrodo de excitacion con un pulso de tension, cuya tension es mayor que la tension de una batena que pone a disposicion la tension de operacion de la disposicion, asf como un medio de evaluacion para la toma de senales de receptor de al menos dos electrodos de receptor generadas por acoplamiento capacitivo debido al pulso de tension. Ademas, esta previsto un medio de comparacion para la generacion de una senal que, basandose en las senales de receptor, indica la posicion de la superficie parcial con respecto a los electrodos de receptor. Gracias a la intensidad del pulso de tension con la que se aplica el electrodo de excitacion pueden reducirse efectos interferentes de campos electricos exteriores u oscilaciones de campo. Esto posibilita prescindir de un electrodo de compensacion descrito de acuerdo con el documento EP 1 033 578 B1 en una disposicion similar con la electronica correspondiente. De acuerdo con la ensenanza del documento EP 1 785 732 A1 pueden comprobarse con dos electrodos dos ubicaciones distintas del elemento de giro. Para poder reconocer la direccion de giro tienen que comprobarse, no obstante, cuatro ubicaciones distintas del elemento de giro. Para ello son necesarios entonces cuatro electrodos de receptor.
La deteccion de las senales de tension de estos cuatro electrodos requiere una complejidad de electronica mayor y comparativamente mucho espacio constructivo para los electrodos y los conductos de conexion que grnan la electronica de evaluacion. Este espacio constructivo a menudo no esta proporcionado en un contador de consumo
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incluso en un uso de la disposicion de acuerdo con la invencion, ya que el espacio constructivo en contadores de consumo es limitado.
Otro transmisor de ubicacion capacitivo de un tipo constructivo similar se muestra en el documento EP 0459118 A1.
Por tanto, el objetivo de la presente invencion es proponer una posibilidad ventajosa para la deteccion capacitiva del movimiento de giro de un elemento de giro en el que puede disminuir la complejidad para la evaluacion y el espacio constructivo puede configurarse en conjunto de manera especialmente pequena para la disposicion de electrodos.
Este objetivo se consigue de acuerdo con la invencion en una disposicion del tipo mencionado al principio de tal modo que los demas electrodos que rodean el electrodo de excitacion estan formados por dos electrodos de sensor y un electrodo de referencia comun, estando configurado al menos el electrodo de referencia comun de manera distinta a los electrodos de sensor. Ademas, el circuito de evaluacion esta configurado de tal modo que se forma respectivamente una diferencia de la senal de tension entre uno de los dos electrodos de sensor y el electrodo de referencia comun. Por tanto, se forman dos senales diferenciales, tanto entre el primero de los dos electrodos de sensor y el electrodo de referencia comun como entre el segundo de los dos electrodos de sensor y el electrodo de referencia comun.
A diferencia del estado de la tecnica, en la presente invencion tienen que comprobarse, por tanto, solo tres senales de electrodo, que se engloban en dos senales diferenciales. Esto simplifica el circuito y posibilita usar el espacio constructivo que esta a disposicion para menos electrodos, que asf - a pesar de una menor necesidad de espacio - no obstante, pueden presentar una superficie de electrodo mas grande y de esta manera conseguirse un acoplamiento capacitivo mayor con senales de tension aumentadas. En conjunto, en este caso se reduce la propension a avenas de la disposicion y disminuye la necesidad de espacio necesaria.
Al estar configurado el electrodo de referencia comun de manera distinta al electrodo de sensor, mediante las senales diferenciales formadas de acuerdo con la invencion resultan dos senales desfasadas, a partir de las que puede derivarse la direccion de giro del elemento de giro. La configuracion del electrodo de referencia distinta a los electrodos de sensor provoca, en particular, una disposicion asimetrica en la que el intervalo de angulo cubierto por el electrodo de referencia con respecto a un punto central del electrodo de excitacion que coincide preferentemente con el eje de giro de la superficie de acoplamiento es distinto a la cubierta de angulo de un electrodo de sensor o cada uno de los electrodos de sensor. En este sentido se consigue que el desplazamiento de fase entre las dos senales no ascienda ni a 0 ni a 180° y que, por tanto, sea posible una diferenciacion de la direccion de giro debido a la asimetna de la disposicion con el dimensionamiento y posicionamiento adecuados de los demas electrodos alrededor del electrodo de excitacion.
Para conseguir una pequena sensibilidad a interferencias de las senales de tension de los electrodos de sensor o del electrodo de referencia, la intensidad del pulso de la excitacion o pulso de tension, que se introduce en el electrodo de excitacion, asciende preferentemente a aproximadamente 30 a 35 V, es decir, se corresponde aproximadamente con de 10 a 15 veces la tension de batena de una batena de alimentacion de la disposicion de acuerdo con la invencion, que se situa normalmente en el orden de magnitud de 3 V.
En un perfeccionamiento de la disposicion de acuerdo con la invencion puede optimizarse la configuracion y disposicion de los dos electrodos de sensor y del electrodo de referencia comun preferentemente de tal modo que el desplazamiento de fase de las senales de tension del primer electrodo de sensor y del segundo electrodo de sensor, medido en la ubicacion de giro de la superficie de acoplamiento, se situen en el orden de magnitud de 90°, es decir, en particular entre 80° y 100°.
Una disposicion preferente para ello preve que por lo que respecta al electrodo de excitacion, los electrodos de sensor y el electrodo de referencia exista un eje de simetna, con respecto al cual la forma y posicion de los electrodos mencionados anteriormente sean especularmente simetricas en la disposicion. Preferentemente, el eje de simetna discurre por un punto central del electrodo de excitacion, por ejemplo el punto central de un electrodo de excitacion configurado en forma circular o cuadratica, dividiendo el eje de simetna preferentemente de manera adicional el electrodo de referencia con simetna de espejo y discurriendo por un espacio intermedio entre los dos electrodos de sensor. Con una disposicion de este tipo puede conseguirse de manera sencilla un desplazamiento de fase entre las senales de tension de los dos electrodos de sensor en el orden de magnitud de 90°.
Una disposicion especialmente efectiva consiste en que los demas electrodos rodean esencialmente en forma circular el electrodo de excitacion, existiendo entre los dos electrodos de sensor y entre cada electrodo de sensor y el electrodo de referencia, respectivamente, un espacio intermedio. Los espacios intermedios entre los electrodos individuales pueden tener un tamano diferente. Esencialmente en forma circular debe significar que cada electrodo rodea el electrodo de excitacion dispuesto de manera central en un intervalo de angulo determinado y cada electrodo cubre otro intervalo de angulo. Sin estar limitado a ello de acuerdo con la invencion, la forma basica de uno de los electrodos, o todos los demas, puede ser un segmento circular. Para conseguir una intensidad de senal lo mas elevada posible puede estar previsto de acuerdo con la invencion, ademas, que los espacios intermedios entre los electrodos presente en conjunto un intervalo de angulo de menos de 90° alrededor del electrodo de excitacion. Preferentemente, el intervalo de angulo se situa, tomados todos los espacios intermedios en conjunto, entre 50° y
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80°. Por tanto, el intervalo de angulo restante esta a disposicion como superficie de electrodo, con la que puede generarse debido a las disposiciones de condensador de los distintos electrodos con la superficie de acoplamiento una senal de tension comparativamente grande que es menos susceptible con respecto a influencias exteriores.
De acuerdo con la invencion puede ser ventajoso, ademas, que la distancia entre los dos electrodos de sensor sea mas grande que la distancia entre un electrodo de sensor y el electrodo de referencia, preferentemente en un factor de 3 a 6. En este sentido se favorece una distancia de fase significantemente grande entre las dos diferencias de las senales de tension formadas de acuerdo con la invencion del uno o del otro electrodo de sensor y del electrodo de referencia. De acuerdo con la invencion puede ajustarse de manera adecuada la distancia de fase deseada en particular tambien mediante el tamano de los espacios intermedios.
En una configuracion preferente de la disposicion de acuerdo con la invencion puede dimensionarse el electrodo de referencia de tal modo que el electrodo de acoplamiento cubre en una ubicacion de giro especial del elemento de giro de manera exacta la superficie del electrodo de referencia, dado el caso con los espacios intermedios adyacentes. En esta ubicacion, la senal de tension en el electrodo de referencia es maxima y la senal de tension en ambos electrodos de sensor adyacentes en cada lado al electrodo de referencia es comparativamente baja. Tambien debido a una disposicion de este tipo se favorece un desplazamiento de fase adecuado entre las senales de tension del uno y del otro electrodo de sensor en el orden de magnitud de 90°. Ademas, los electrodos de sensor y el electrodo de referencia pueden estar dimensionados y dispuestos de tal modo que la superficie de acoplamiento en cada ubicacion de giro del elemento de giro cubre como maximo dos de los tres electrodos restantes o estan dimensionados y dispuestos de tal modo que en una cobertura de tres electrodos restantes en una ubicacion de giro al menos uno de los tres electrodos presenta una cobertura angular < 50°, preferentemente < 30°. Esto conduce a un desacoplamiento especialmente bueno de las distintas senales y, con ello, un desplazamiento de fase especialmente bueno entre las senales de tension de los electrodos de sensor.
Una disposicion concreta especialmente preferente puede estar configurada de acuerdo con la invencion de tal modo que estan configurados el electrodo de excitacion en forma circular, la superficie de acoplamiento en una seccion interior en forma circular y en una seccion exterior que rodea parcialmente la seccion interior en forma semicircular y de tal modo que el electrodo de referencia comun cubre un intervalo de angulo de aproximadamente 140° a 150° y cada electrodo de sensor cubre un intervalo de angulo de aproximadamente 50° a 70°. A este respecto, la seccion interior de la superficie de acoplamiento puede corresponderse en la extension esencialmente recta, es decir, excepto una pequena desviacion, con la desviacion del electrodo de excitacion. En este sentido se consigue en cada ubicacion de giro del elemento de giro un buen acoplamiento capacitivo del electrodo de excitacion a la superficie de acoplamiento. Ademas, en esta disposicion concreta el intervalo de angulo del espacio intermedio entre los dos electrodos de sensor puede ascender preferentemente a entre 40° y 50°. En una disposicion de este tipo, la superficie de acoplamiento cubre en una ubicacion de giro solo el electrodo de referencia, dado el caso incluidos los espacios intermedios adyacentes.
De acuerdo con una configuracion razonable de la disposicion de acuerdo con la invencion, el circuito de evaluacion puede presentar dos comparadores que forman, respectivamente, una diferencia entre la senal de tension del uno o del otro electrodo de sensor y la senal de tension del electrodo de referencia, proporcionando uno o cada comparador solo en caso de un valor diferencial situado por encima de un valor umbral comun para ambos o ajustable por separado una senal de salida. En este sentido pueden definirse en las dos senales diferenciales de acuerdo con la invencion cuatro estados independientes que se corresponden, respectivamente, con una ubicacion de giro de la superficie de acoplamiento con respecto a los electrodos. En el caso de la configuracion optimizada descrita anteriormente y el posicionamiento de los electrodos puede dividirse la ubicacion de giro de la superficie de acoplamiento, con ello, en cuatro cuadrantes de 90° cada uno y, por tanto, tambien realizarse un reconocimiento de direccion de giro fiable evaluandose la progresion de los cuadrantes determinados sucesivamente.
Preferentemente el valor umbral puede ajustarse de tal modo que el valor umbral se situe aproximadamente en el medio entre el valor diferencial formado y el mmimo maximo. Esto puede efectuarse mediante un desplazamiento adecuado del punto de trabajo, por ejemplo mediante la conexion de divisores de tension adecuados, para las senales de tension del electrodo de sensor y del electrodo de referencia. El circuito de evaluacion puede estar realizado en conjunto, por ejemplo, por un microprocesador, en el que las senales de tension analogicas, dado el caso tras el desplazamiento del punto de trabajo, se captan y procesan en las entradas. En el microprocesador pueden estar integrados en particular tambien los dos comparadores.
De acuerdo con la invencion, el circuito de excitacion puede presentar para la generacion de pulsos de tension con una tension mayor a la que se le pone a disposicion, en conjunto, por una batena de alimentacion de la disposicion, un circuito de corriente conectado a la tension de alimentacion de la batena con una inductancia, un interruptor y un equipo para la medicion de corriente (medidor de corriente), estando establecido el circuito de excitacion para cerrar el interruptor del circuito de corriente para la carga de la inductancia con una corriente de carga y para abrir de nuevo el interruptor al alcanzarse un valor umbral de corriente de carga para la configuracion del pulso de tension. Este procedimiento se repite con la frecuencia deseada para la deteccion de la ubicacion de giro del elemento de giro, por ejemplo desencadenado por un generador de frecuencia adecuado. Preferentemente, el circuito de excitacion esta establecido al mismo tiempo, ademas, para medir el tiempo de carga entre el cierre del interruptor y el alcance del valor umbral de corriente de carga para la supervision de manipulacion.
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Dado que la constante de tiempo de la corriente de carga, es decir, el aumento en un diagrama corriente-tiempo correspondiente a la Figura 6, depende de la inductancia y la inductancia se influye por un campo magnetico permanente que actua desde el exterior de tal modo que el valor umbral de corriente de carga se alcanza mas rapido tras el cierre del circuito de corriente con el interruptor, puede reconocerse facilmente un campo magnetico de este tipo aplicado de manera externa con fines de manipulacion, en particular en el uso de la disposicion en un contador de acuerdo con la invencion, tal como un contador de agua. Con la disposicion descrita anteriormente puede determinarse un campo magnetico externo como tal tambien mediante una medicion del tiempo de carga y una comparacion con un valor normal captado anteriormente.
En el caso de una manipulacion mediante la aplicacion de un campo magnetico externo puede influirse la cuenta de un contador habitual, en particular de un contador de agua, de tal modo que ya no se capta ningun consumo o el consumo al menos no se capta por completo. El motivo es que los contadores presentan a menudo un acoplamiento magnetico para la conexion del elemento de giro con la superficie de acoplamiento a un componente que capta el consumo. Mediante el campo magnetico puede influirse esta conexion, lo que dado el caso conduce a una cuenta mas baja. Ademas, la intensidad del pulso de tension generada por el inductor disminuye, entre otros porque la corriente de carga que fluye en conjunto a lo largo del tiempo es menor. Esto puede tener la consecuencia de que los valores umbrales definidos en el comparador ya no se alcanzan y no tiene lugar absolutamente ninguna cuenta. Una manipulacion de este tipo puede reconocerse de manera fiable mediante la medicion de acuerdo con la invencion del tiempo de carga de la inductancia sin que tenga que usarse una tecnologfa de sensores o electronica adicional. Por tanto, mediante la disposicion de acuerdo con la invencion tambien se consigue el objetivo de determinar una manipulacion mediante un campo magnetico externo de manera fiable y sencilla desde el punto de vista tecnico. La medicion del tiempo puede convertirse, por ejemplo, de manera sencilla en el microprocesador existente de por sf en la disposicion.
La invencion se refiere, ademas de a la disposicion, tambien a un procedimiento correspondiente para la deteccion capacitiva del movimiento de giro de un elemento de giro con una disposicion a partir de un electrodo de excitacion central asf como un electrodo de referencia y dos electrodos de sensor, los cuales rodean el electrodo de excitacion central, estando dispuestos el electrodo de excitacion, el electrodo de referencia y los electrodos de sensor en un plano y con respecto a una superficie de acoplamiento prevista en el elemento de giro. La superficie de
acoplamiento recubre el electrodo de excitacion al menos de la manera mas amplia posible, asf como en funcion de
la ubicacion de giro partes de los demas electrodos para el acoplamiento capacitivo en funcion de la ubicacion de giro del electrodo de excitacion con el electrodo de referencia y los dos electrodos de sensor. Se trata de acuerdo con la invencion, por tanto, en particular, de un procedimiento para la deteccion capacitiva de la disposicion descrita previamente.
En el procedimiento se aplica el electrodo de excitacion con una frecuencia predefinida con pulsos de tension o de
excitacion, midiendose la tension resultante del electrodo de referencia, del primer electrodo de sensor y del
segundo electrodo de sensor. Para conseguir con un numero bajo de electrodos, una escasa necesidad de espacio y sin una gran complejidad en cuanto a la tecnica de conexion un reconocimiento de la direccion de giro se propone de acuerdo con la invencion que las diferencias de la tension del uno o del otro electrodo de sensor se formen y evaluen, respectivamente, con el electrodo de referencia comun a los dos electrodos de sensor para determinar el movimiento y la ubicacion de giro del elemento de giro. El mecanismo para ello se explico ya en la descripcion de la disposicion, de modo que puede hacerse referencia al mismo. Las realizaciones para la disposicion se aplican de manera correspondiente para el procedimiento de acuerdo con la invencion.
De acuerdo con un perfeccionamiento preferente del procedimiento de acuerdo con la invencion pueden generarse respectivamente en un comparador de un circuito de evaluacion en caso de una diferencia situada por encima de un valor umbral de la tension del un electrodo de sensor y el electrodo de referencia y en caso de una diferencia situada por encima de un valor umbral, preferentemente el mismo, de la tension del otro electrodo de sensor y del electrodo de referencia una senal de salida que puede evaluarse de manera sencilla en una logica conectada aguas abajo.
Dado que las senales de tension de los electrodos de sensor, debido a la disposicion descrita de los electrodos de sensor, estan desfasadas, este desplazamiento de fase tiene un efecto tambien en las diferencias formadas, de modo que a partir de las senales de salida suministradas por los comparadores puede deducirse la ubicacion de giro del elemento de giro con la superficie de acoplamiento. En el caso de los dos comparadores pueden diferenciarse en conjunto cuatro estados distintos, de modo que - en una disposicion y configuracion adecuadas de los electrodos de sensor y del electrodo de referencia - es posible, respectivamente, una determinacion de posicion de cuadrante exacto. Mediante la supervision de los cuadrantes sucesivos puede determinarse entonces la direccion de giro.
De acuerdo con la invencion puede estar previsto mediante el procedimiento propuesto que se genere un pulso de excitacion o de tension emitido al electrodo de excitacion cerrandose un interruptor en un circuito de corriente conectado a una batena y que contiene una inductancia y supervisandose la corriente de carga, abriendose el interruptor cuando la corriente de carga alcanza un valor umbral de corriente de carga.
Tras la apertura del interruptor fluye debido a la inductancia en el circuito de corriente en primer lugar adicionalmente corriente y genera asf una tension que es mayor que la tension puesta a disposicion por la batena de la disposicion. La intensidad de la tension se determina mediante la duracion de la corriente de carga y el valor umbral de corriente
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de carga y puede ajustarse de acuerdo con la invencion de tal modo que alcanza de 10 a 15 veces la tension de batena. En una tension de batena de 3 V la tension preferente del pulso de tension se situa en aproximadamente de 30 a 35 V, lo que da como resultado una amplitud suficiente para el circuito de evaluacion. El desarrollo temporal del pulso es esencialmente sinusoidal y su frecuencia esta disenada de tal modo que el comparador de evaluacion puede captar este pulso. La frecuencia puede ser tambien configurable mediante el generador de frecuencia. Con ello, la posicion del elemento de giro puede determinarse de manera exacta. De manera complementaria puede supervisarse el tiempo de carga desde el cierre del interruptor hasta que se alcanza el valor umbral de corriente de carga. En este sentido se consigue la supervision de manipulacion descrita ya en relacion con la disposicion, la cual determina la aplicacion de un campo magnetico externo en la disposicion, que influye en el tiempo de carga. Dado el caso puede estar previsto mediante el procedimiento de acuerdo con la invencion que la disposicion, en caso de una manipulacion, emita un aviso a un colector de datos que capta los datos de consumo, preferentemente mediante una radiocomunicacion. Esto puede realizarse, por ejemplo, de tal modo que cuando se sobrepasa o se queda por debajo de un tiempo de carga predefinible como valor lfmite o predefinido hasta que se alcanza el valor umbral de corriente de carga (L) se genera una senal de error.
Finalmente, la presente invencion se refiere tambien a un uso de una disposicion segun una de las reivindicaciones 1 a 7 en un contador de consumo, en particular un contador de agua, gas o corriente, que presenta un sensor de consumo giratorio con un acoplamiento, en particular un acoplamiento magnetico, al que puede acoplarse el elemento de giro de la disposicion de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 7, presentando el contador de consumo una unidad de calculo para la evaluacion de la ubicacion de giro del elemento de giro suministrada por la disposicion y para la conversion en valores de consumo. De acuerdo con la invencion, esta unidad de calculo tambien puede estar integrada en la unidad de calculo de la disposicion descrita anteriormente. Ademas, el contador de consumo puede presentar tambien un modulo de comunicacion para la transmision por radio de los valores de consumo y/o de avisos de error, por ejemplo en caso de una manipulacion reconocida, a un colector de datos. Tambien puede estar integrado el modulo de comunicacion en un modulo que presenta la disposicion de acuerdo con la invencion.
Con la disposicion de acuerdo con la invencion y el procedimiento propuesto para la deteccion capacitiva del movimiento de giro de un elemento de giro se consigue debido al pulso de tension que puede generarse de manera sencilla desde el punto de vista tecnico con una tension en el orden de magnitud entre 30 y 35 V una ampliacion de la relacion senal-ruido y, de esta manera, una mayor insensibilidad de la disposicion frente a interferencias electromagneticas, como se generan por ejemplo mediante transformadores de lampara.
Ademas, la geometna optimizada de la disposicion da como resultado una excitacion muy buena de las senales, de modo que mediante el sistema de microprocesador puede realizarse una evaluacion fiable y robusta de las senales de tension detectadas.
Ademas, es posible una posibilidad para reconocer la manipulacion mediante un campo magnetico generado externamente sin otros componentes electronicos. Este reconocimiento de manipulacion es especialmente efectivo frente a ensayos de manipulacion usados con frecuencia. Para el reconocimiento de manipulacion se evalua la progresion de corriente de carga de la inductancia. En este sentido se evita tambien una extraccion de corriente improcedente de la batena que podna originarse en un caso de manipulacion de este tipo, ya que la corriente de carga del inductor en el estado de operacion con interferencias esta limitada por el valor umbral de corriente de carga predefinido de por sf. Con ello puede asegurarse la duracion de uso del modulo, la cual depende de la potencia de la batena, tambien durante manipulaciones.
Es ventajoso que el sistema de microprocesador o el equipo de evaluacion de la disposicion documente los momentos de la entrada y, dado el caso, de la subsanacion del estado de operacion interferido por la manipulacion con un campo magnetico estacionario. Esto puede conseguirse de tal modo que se registre el momento de la entrada de la interferencia con fecha y hora en una memoria no volatil. De manera analoga, esto se efectua en cuanto ya no esta presente el estado de operacion interferido. Asf se documenta la duracion de la interferencia y puede leerse por un aparato de servicio o se transmite a traves de un radiotelegrama. Esto puede tenerse en cuenta entonces en el calculo de gastos de consumo.
Se desprenden otras ventajas, caractensticas y posibilidades de aplicacion de la presente invencion tambien a partir de la siguiente descripcion de ejemplos de realizacion y el dibujo. A este respecto, todas las caractensticas descritas y/o representadas de manera grafica forman de manera independiente o en combinacion discrecional el objeto de la presente invencion, tambien independientemente de su recopilacion en las reivindicaciones o sus referencias.
Muestran:
la Figura 1 esquematicamente la disposicion de acuerdo con la invencion con los electrodos de sensor, el electrodo de referencia y el electrodo complementario;
la Figura 2 la superficie de acoplamiento del elemento de giro correspondiente de acuerdo con la invencion;
la Figura 3a una disposicion comun de los electrodos y de la superficie de acoplamiento en una primera
ubicacion de giro de la superficie de acoplamiento;
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la Figura 3b la Figura 3c la Figura 3d la Figura 4
La Figura 5 la Figura 6
la Figura 7
la Figura 8
la Figura 9 la Figura 10
una disposicion comun de los electrodos y de la superficie de acoplamiento en una segunda ubicacion de giro de la superficie de acoplamiento girada 90° con respecto a la Figura 3a;
una disposicion comun de los electrodos y de la superficie de acoplamiento en una tercera ubicacion de giro de la superficie de acoplamiento girada 90° con respecto a la Figura 3b;
una disposicion comun de los electrodos y de la superficie de acoplamiento en una cuarta ubicacion de giro de la superficie de acoplamiento girada 90° con respecto a la Figura 3c;
un diagrama con senales de tension tomadas en los electrodos de sensor y el electrodo de referencia comun asf como con las senales diferenciales formadas a partir de las mismas en funcion de la ubicacion de giro de la superficie de acoplamiento.
un diagrama de tension-tiempo con la curva de la tension de batena en el cfrculo de corriente de excitacion y la corriente de pulso en escala diferente y unidades discrecionales;
una variacion de las senales de tension del electrodo de sensor con deteccion capacitiva baja, media y alta en funcion de la ubicacion de la superficie de acoplamiento en unidades discrecionales;
un diagrama de tension-tiempo con las senales de tension del primer electrodo de sensor y del electrodo de referencia, la senal diferencial formada a partir de las dos senales y la senal de salida formada del comparador en funcion del valor de la senal diferencial en escala diferente y unidades discrecionales;
un diagrama de tension-tiempo con las senales de tension del segundo electrodo de sensor y el electrodo de referencia, la senal diferencial formada a partir de las dos senales y la senal diferencial del comparador formada en funcion del valor de la senal de salida formada en escala diferente y unidades discrecionales;
un diagrama esquematico elemental del circuito de excitacion y del circuito de evaluacion de acuerdo con la disposicion de acuerdo con la invencion y
un diagrama de corriente-tiempo de la corriente de carga de la inductancia para la generacion del pulso.
La Figura 1 representa esquematicamente la disposicion de los electrodos de la disposicion de acuerdo con la invencion para la deteccion capacitiva del movimiento de giro de un elemento de giro. Esta disposicion se compone de un primer electrodo de sensor 1, un electrodo de referencia 2, un segundo electrodo de sensor 3 y un electrodo de excitacion 4. De manera enfrentada a esta disposicion de electrodo representada en la Figura 1, sobre un elemento de giro esta dispuesta una superficie de acoplamiento 5 representada en la Figura 2 a partir de un material electricamente conductivo, que se mueve con un movimiento de giro del elemento de giro por encima de la disposicion de electrodo de acuerdo con la Figura 1.
En una disposicion especialmente preferente, a la que la presente invencion, no obstante, no esta limitada, el electrodo de excitacion 4 esta construido en forma circular, alrededor del cual estan dispuestos los demas electrodos, es decir, el primer y el segundo electrodo de sensor 1, 3 asf como el electrodo de referencia 2. El primer y el segundo electrodo de sensor 1, 3 estan configurados de igual manera y presentan la forma de un segmento circular, situandose el centro del cfrculo en el punto central del electrodo de excitacion 4. Los electrodos de sensor 1 y 3 cubren, a este respecto, un segmento angular de aproximadamente 60° referido a un cfrculo completo. Tambien el electrodo de referencia 2 esta configurado como segmento circular, situandose el punto central tambien de este cfrculo en el punto central del electrodo de excitacion 4. El intervalo de angulo cubierto por el electrodo de referencia 2 se situa, referido al cfrculo completo, en aproximadamente 145°.
A este respecto, la profundidad del electrodo de referencia en direccion radial es menor que la profundidad de los electrodos de sensor 1, 3 en direccion radial, estando adaptados los tamanos de los electrodos 1, 2, 3 preferentemente de tal modo que las senales de tension del primer electrodo de sensor 1, del segundo electrodo de sensor 3 y del electrodo de referencia 2 se situan durante la operacion en el mismo orden de magnitud.
Entre el primer electrodo de sensor 1 y el segundo electrodo de sensor 3 esta configurado un espacio intermedio 6 en el que no se encuentra ninguna superficie de electrodo. El espacio intermedio 6 comprende aproximadamente un intervalo de angulo de 50°. El intervalo de angulo restante no cubierto por electrodos 1, 2, 3, 4 alrededor del electrodo de excitacion esta dividido uniformemente en otros dos espacios intermedios 7, 8 entre el primer electrodo de sensor 1 y el electrodo de referencia 2 o el segundo electrodo de sensor 3 y el electrodo de referencia 2, los cuales tienen el mismo tamano. El primer electrodo de sensor 1, el segundo electrodo de sensor 3 y el electrodo de referencia 2 rodean el electrodo de excitacion 4 esencialmente en forma circular, existiendo tambien en direccion radial una distancia que sirve para el aislamiento entre el electrodo de excitacion 4 y los demas electrodos 1, 2, 3.
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En conjunto, la disposicion de los electrodos 1, 2, 3, 4 esta configurada de manera simetrica a un eje de simetna A, que discurre por el punto central del electrodo de excitacion 4 redondo y divide de manera simetrica el espacio intermedio 6 entre el primer electrodo de sensor 1 y el segundo electrodo de sensor 3. En el lado enfrentado al espacio intermedio 6, por lo que respecta al electrodo de excitacion 4, el eje de simetna A divide el electrodo de referencia 2 de manera simetrica. La totalidad de la disposicion esta configurada, por lo que respecta al eje de simetna A, por tanto, con simetna de espejo.
La superficie de acoplamiento 5 representada en la Figura 2, que esta colocada en o sobre un elemento de giro no representado y dispuesta enfrentada a los electrodos 1, 2, 3, 4, presenta una seccion interior 9 circular y una exterior, la seccion 10 en forma circular que rodea parcialmente la seccion interior 9. La seccion interior 9 en forma circular se transforma, a este respecto, en la seccion exterior 10, de modo que de la seccion interior 9 en forma circular en el contorno solo puede reconocerse un semidrculo. La superficie de acoplamiento 5 esta formada a partir de un material conductivo, en particular de un material metalico.
En las Figuras 3a a 3d esta representado un estado de montaje de la disposicion de acuerdo con la invencion con los electrodos 1, 2, 3, 4 y la superficie de acoplamiento 5, estando representada la superficie de acoplamiento 5 para mayor claridad al trasluz. En la representacion de acuerdo con la Figura 3a, la seccion interior 9 de la superficie de acoplamiento 5 recubre esencialmente el electrodo de excitacion 4, estando configurado el radio de la seccion interior 9 de la superficie de acoplamiento 5 ligeramente mas pequeno que el radio del electrodo de excitacion 4. Este recubrimiento se aplica, como muestran las Figuras 3b a 3d, en cualquier ubicacion de giro de la superficie de acoplamiento 5 con respecto a los electrodos 1, 2, 3, 4. Para ello, el eje de giro de la superficie de acoplamiento 5 se situa en el punto central del cfrculo de la seccion interior de la superficie de acoplamiento 5 y en el punto central del electrodo de excitacion 4 en forma circular.
La seccion exterior 10 de la superficie de acoplamiento 5 recubre en la ubicacion de giro de acuerdo con la Figura 3a el segundo electrodo de sensor 3, la una mitad del electrodo de referencia 2 conectada al electrodo de sensor 2 asf como el espacio intermedio 8 configurado entre el segundo electrodo de sensor 3 y el electrodo de referencia 2 asf como la una mitad del espacio intermedio 6 conectada al primer electrodo de sensor 3 entre el primer electrodo de sensor 1 y el segundo electrodo de sensor 3. En esta ubicacion de giro tiene lugar un acoplamiento capacitivo del electrodo de excitacion 4 con el segundo electrodo de sensor 3 y el electrodo de referencia 2 mediante la superficie de acoplamiento 5.
En la Figura 3b se ha girado la superficie de acoplamiento 5, en comparacion con la ubicacion de giro de acuerdo con la Figura 3a, 90° hacia la izquierda, es decir, en contra del sentido horario, de modo que la superficie de acoplamiento 5 con la seccion exterior 10 recubre el electrodo de referencia 2 y los espacios intermedios 7, 8 adyacentes.
En la representacion de acuerdo con la Figura 3c, la seccion exterior 10 de la superficie de acoplamiento 5 recubre el primer electrodo de sensor 1, la una mitad del electrodo de referencia 2 conectada al primer electrodo de sensor
1, el espacio intermedio 7 configurado entre el primer electrodo de sensor 1 y el electrodo de referencia 2 asf como la una mitad del espacio intermedio 6 conectada al primer electrodo de sensor 1 entre el primer electrodo de sensor 1 y el segundo electrodo de sensor 2. En esta ubicacion se acopla de manera capacitiva mediante la superficie de acoplamiento 5 el electrodo de excitacion 4 con el primer electrodo de sensor 1 y el electrodo de referencia 2.
La Figura 3d muestra finalmente un giro adicional de 90°de la superficie de acoplamiento 5, de modo que la superficie de acoplamiento 5 con su seccion exterior 10 recubre ahora el primer electrodo de sensor 1 y el segundo electrodo de sensor 3 asf como el espacio intermedio 6 configurado entre el primer electrodo de sensor 1 y el segundo electrodo de sensor 3. Se acoplan de manera capacitiva, por tanto, el primer electrodo de sensor 1 y el segundo electrodo de sensor 3.
Este movimiento representado a modo de cuadrante por las Figuras 3a a 3d se lleva a cabo con un giro completo de la superficie de acoplamiento 5 con el elemento de giro por encima de la disposicion compuesta por los electrodos 1,
2, 3, 4, estando representados como instantaneas las ubicaciones de giro despues de respectivamente 90°.
Por el termino “recubrir” se entiende que la superficie de acoplamiento 5 con su seccion exterior 10 recubre al menos una parte de las superficies del primer electrodo de sensor 1, del segundo electrodo de sensor 3 o del electrodo de referencia 2, de modo que tiene lugar un acoplamiento capacitivo intenso entre los electrodos 1, 2, 3 recubiertos asf como del electrodo de excitacion 4, estando recubierto siempre el ultimo electrodo de excitacion 4. Un recubrimiento completo de la zona de los electrodos 1,2, 3, 4 por la superficie de acoplamiento 5 no es absolutamente necesaria para la cobertura en la terminologfa de esta solicitud.
Cuando se aplica una tension al electrodo de excitacion 4, se induce a traves de un acoplamiento capacitivo sobre la superficie de acoplamiento 5 una carga, la cual conduce a que los electrodos 1, 2, 3 recubiertos, respectivamente, por la superficie de acoplamiento 5 en funcion de la ubicacion de giro de la superficie de acoplamiento 5 se acoplen de manera capacitiva entre sf y pueda comprobarse en los distintos electrodos 1, 2, 3 una senal de tension, cuya intensidad vana en funcion de la ubicacion de giro de la superficie de acoplamiento 5. La Figura 4 muestra la curva de la tension U en funcion de la ubicacion de giro de la superficie de acoplamiento 5, estando expresada la ubicacion
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de giro en grados y la tension en unidades discrecionales. El angulo mostrado se define por la punta 11 para la medicion de angulo de la superficie de acoplamiento 5 de manera correspondiente a las ubicaciones de angulo dibujadas en la Figura 1 y las Figuras 3a a 3d.
Las curvas de tension se denominan para su simplificacion con los numeros respectivos de los electrodos 1, 2, 3, en los que se toma la tension. En el diagrama estan marcadas las ubicaciones de acuerdo con la Figuras 3a a la Figura 3d mediante lmeas perpendiculares que sobresalen por encima del diagrama y denominadas de manera correspondiente a la Figura 3a a la Figura 3d. En la ubicacion de acuerdo con la Figura 3a esta acoplado el segundo electrodo de sensor 3 con la mitad del electrodo de referencia 2. La tension aplicada al segundo electrodo de sensor 3 se mueve, por tanto, cerca del valor maximo. De manera correspondiente, el primer electrodo de sensor 1 no cubierto esta cerca de su valor mmimo. El electrodo de referencia 2 cubierto a la mitad se encuentra aproximadamente en el medio entre el valor de tension maximo y el mmimo.
En la ubicacion de acuerdo con la Figura 3b, el primer electrodo de sensor 1 y el segundo electrodo de sensor 3 no estan cubiertos de manera simetrica, de modo que sus valores de tension son iguales y comparativamente bajos. El electrodo de referencia 2 cubierto por completo tiene en esta ubicacion su valor maximo.
La Figura 3c se corresponde con la ubicacion de acuerdo con la Figura 3a, estando intercambiados de manera precisa los valores entre el primer electrodo de sensor 1 y el segundo electrodo de sensor 3, ya que en esta ubicacion de giro el primer electrodo de sensor 1 esta cubierto por la superficie de acoplamiento 5.
En la ubicacion de giro de acuerdo con la Figura 3d estan acoplados de manera capacitiva el primer electrodo de sensor 1 y el segundo electrodo de sensor 3 mediante la superficie de acoplamiento 5. Sus valores se mueven cerca de los valores maximos y son iguales. El electrodo de referencia 2 que no esta en absoluto cubierto tiene en esta ubicacion de giro su valor mmimo.
Como curvas adicionales estan ilustrados los valores diferenciales formados de acuerdo con la invencion entre el primer electrodo de sensor 1 y el electrodo de referencia (denominado como DIFF 1) y la segunda diferencia entre el segundo electrodo de sensor 3 y el electrodo de referencia (denominado como DIFF 2).
Puede reconocerse facilmente que el desplazamiento de fase entre la curva de tension del primer electrodo de sensor 1 y la curva de tension del segundo electrodo de sensor 3 asciende de manera precisa a 90° (referido a la ubicacion de giro del elemento de acoplamiento). La serial de tension del electrodo de referencia 2 es maxima cuando las senales de tension del primer electrodo de sensor 1 y del segundo electrodo de sensor 3 son iguales en las proximidades de su valor de tension mmimo. De manera correspondiente, la senal de tension del electrodo de referencia 2 es mmimo cuando los valores de tension del primer electrodo de sensor 1 y del segundo electrodo de sensor 3 son iguales en las proximidades de su maximo.
Debido a la formacion de diferencias de acuerdo con la invencion de la curva de tension del primer electrodo de sensor 1 o del segundo electrodo de sensor 3 respectivamente con el electrodo de referencia 2 se obtiene debido a una comparacion de las diferencias DIFF 1 y DIFF 2 formadas con un valor umbral, respectivamente, un mensaje sobre la ubicacion de giro del elemento de acoplamiento 5. Un umbral adecuado esta ilustrado en la Figura 4 como lmea horizontal S. Esta lmea se encuentra aproximadamente en el medio entre el valor maximo y el valor mmimo de las dos curvas diferenciales DIFF 1 y DIFF 2. En la ubicacion de giro de acuerdo con la Figura 3a, el valor DIFF 1 es < S y el valor DIFF 2 > S. En la ubicacion de acuerdo con la Figura 3b, los dos valores diferenciales DIFF1, DIFF 2 son < S. En la ubicacion de giro de acuerdo con la Figura 3c, el valor diferencial DIFF 1 es > S y el valor diferencial DIFF 2 < S. En la ubicacion de giro de acuerdo con la Figura 3d, en cambio, los dos valores diferenciales DIFF 1 y DIFF 2 son > S. En la Figura 4 estan representados mediante puntos los valores de funcion respectivos en las lmeas de interseccion con respecto a las lmeas verticales que indican la ubicacion de giro. La comparacion con los valores de umbral S esta realizada en las representaciones de la Figura 3a a la Figura 3d.
Como puede reconocerse aim claramente, las cuatro constelaciones posibles de los valores diferenciales DIFF 1 y DIFF 2 en comparacion con el valor umbral S pueden asignarse respectivamente a una ubicacion de giro de la superficie de acoplamiento 5 girada 90°, de modo que mediante esta evaluacion puede determinarse de manera exacta el cuadrante respectivo en el que se encuentra la superficie de acoplamiento 5.
Para poder comprobar la posicion del elemento de giro con una frecuencia adaptada al avance de cuenta normal del contador se propone de acuerdo con la invencion solicitar el electrodo de excitacion 4 con una alta frecuencia suficiente con pulsos de tension, de modo que en caso de una frecuencia de giro maxima esperable del contador tiene lugar en cada cuadrante al menos una deteccion del elemento de giro.
Dado que en el caso de los contadores se trata a menudo de aparatos operados por batena y la tension de alimentacion nominal puesta a disposicion por una batena es demasiado baja para alcanzar con una evaluacion electronica sencilla una respuesta de pulso lo suficientemente exacta, de acuerdo con la invencion se propone generar pulsos de tension en un circuito de corriente operado por la batena 21 por medio de una inductancia 22. Para ello se cierra el circuito de corriente de batena por un generador de pulso o generador de frecuencia 24 en la frecuencia de pulso deseada, de modo que la tension de batena se aplica a la inductancia 22. Esto conduce a una corriente de carga en la inductancia 22, fluyendo adicionalmente en primer lugar corriente tras la apertura del circuito
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de corriente debido al comportamiento de la inductancia 22 y generandose as^ durante poco tiempo un pulso de tension 12 intenso. Esto esta representado en la Figura 5, aplicandose la tension de batena 12 aplicada en el circuito de corriente de carga cuando el interruptor 23 esta cerrado preferente en tal duracion hasta que se alcanza una corriente de carga determinada. Despues se abre el circuito de corriente, lo que conduce a una cafda de la tension de batena a traves de la inductancia 22. Al mismo tiempo, debido a la inductancia 22 se origina un pulso de tension 13 con una tension aproximadamente de 10 a 15 veces mayor que la tension de batena 12. Esto esta representado en la Figura 5 mediante las dos escalas de tension distintas.
El pulso de tension 13 generado asf se proporciona al electrodo de excitacion 4 y a traves del elemento de acoplamiento 5 se transmite a aquellos electrodos 1, 2, 3 que estan recubiertos en este momento por el elemento de acoplamiento 5.
La Figura 6 muestra una senal de tension tomada en estos electrodos 1, 2, 3 dependiendo de si se alcanza mediante la superficie de acoplamiento 5 un acoplamiento capacitivo intenso, medio o debil. El mayor pulso de tension de sensor 14 se toma en un electrodo de sensor o de referencia 1, 2, 3 cuando existe un acoplamiento capacitivo maximo. En caso de un acoplamiento capacitivo medio se detecta el pulso de tension de sensor 15 medio y en caso de solo un escaso acoplamiento capacitivo el pulso de tension de sensor 16 bajo en el electrodo 1,2, 3.
En las Figuras 7 y 8 estan representadas ahora las senales de sensor del primer electrodo de sensor 1 (Figura 7) o del segundo electrodo de sensor 3 (Figura 8) asf como respectivamente del electrodo de referencia 2, estando denominadas estas para mayor simplicidad con las referencias asociadas a los electrodos 1, 2, 3. Con otra escala esta representada, ademas, la senal diferencial de las dos senales de tension del electrodo de sensor 1, 3 y del electrodo de referencia 2, que se denomina como DIFF 1 o DIFF 2.
En la Figura 7, esta senal en el pulso de tension es negativa, ya que el valor de tension del electrodo de referencia 2 es mayor que el valor de tension del primer electrodo de sensor 1. Un comparador 26, que forma la diferencia de las dos senales, suministra por tanto solo la senal de salida 17 con el valor 0. En la Figura 7, la senal diferencial DIFF 1 asf como las senales de tension del primer electrodo de sensor 1, del electrodo de referencia 2 y la senal de salida 17 usan, en cada caso, una escala diferente.
Esto se aplica correspondientemente para la representacion en la Figura 8, que muestra la senal de tension del segundo electrodo de sensor 3 y la senal de tension del electrodo de referencia 2. La diferencia DIFF 2 de estas dos senales es en el pulso de tension mayor que 0, porque el valor de tension del electrodo de sensor 3 es mayor que el valor de tension del electrodo de referencia 2. Esta senal diferencial DIFF 2 positiva inicia un comparador 27, el cual forma la diferencia DIFF 2 de las dos senales de tension para emitir una senal de salida 18 que no es igual a 0.
Por tanto, en el caso de las Figuras 7 y 8, el valor DIFF 1 es < S y el valor DIFF 2 > S. De manera correspondiente, la superficie de acoplamiento 5 se encuentra en una ubicacion de giro de acuerdo con la Figura 3a.
La Figura 9 muestra esquematicamente un diagrama esquematico logico del equipo de evaluacion 18 de la disposicion de acuerdo con la invencion. El equipo de evaluacion 18 presenta un circuito de excitacion 19 para la generacion de pulsos de excitacion en forma de pulsos de tension 13 y un circuito de evaluacion 20 para captar las senales de tension aplicadas a los electrodos 1, 2, 3, para la comparacion de estas senales de tension. En el circuito de excitacion 19, una batena 21 pone a disposicion la tension de alimentacion para cargar mediante una corriente de carga una inductancia 22 cuando se cierra un interruptor 23 por un generador de frecuencia 24, que predefine la frecuencia de los pulsos de tension 13. Cuando el interruptor 23 esta cerrado, un medidor de corriente 25 mide la corriente de carga de la inductancia 22, hasta que esta alcanza un valor umbral de corriente de carga L. En este sentido, el interruptor 23 se inicia para interrumpir el circuito de corriente. A continuacion de ello, debido a la inductancia 22 fluye corriente todavfa adicionalmente, por lo que se genera un pulso de tension 13 que se emite al electrodo de excitacion 4.
El electrodo de excitacion 4 esta acoplado a traves de la seccion interior 9 de la superficie de acoplamiento 5 de manera capacitiva con la superficie de acoplamiento 5, que por su parte en funcion de la ubicacion de giro se acopla de manera capacitiva con el primer electrodo de sensor 1, el segundo electrodo de sensor 3 o el electrodo de referencia 2. En este sentido puede tomarse en el primer electrodo de sensor 1, en el segundo electrodo de sensor 3 y en el electrodo de referencia 2, respectivamente, un valor de tension, que se suministra a un primer comparador 26, que forma la senal diferencial DIFF 1, y a un segundo comparador 27, que forma la senal diferencial DIFf 2. El valor umbral S se ajusta en los suministros al primer o segundo comparador 26, 27 mediante un ajuste del punto de funcionamiento 28, que presenta por ejemplo divisores de tension adecuados, para desplazar de manera correspondiente los niveles de tension suministrados a los comparadores 26, 27.
El primer comparador 26 y el segundo comparador 27 emiten en funcion del resultado de la formacion diferencial de la manera descrita la senal de salida 17, que es o bien 0 o bien distinta de 0. Esta senal de salida 17 se consulta entonces para el reconocimiento de giro, reconocimiento de posicion y reconocimiento de direccion de giro del elemento de giro.
La Figura 10 muestra el comportamiento de la corriente de carga en el cfrculo de corriente de excitacion 19 cuando el interruptor 23 esta cerrado. Como se desprende de la Figura 10 en la curva de corriente, la corriente de carga
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aumenta durante el procedimiento de carga hasta que se mide en el medidor de corriente 25 el valor umbral de corriente de carga L y acto seguido se abre el interruptor 23. La intensidad del pulso de excitacion 13 depende, por tanto, en particular, tambien de la cantidad de carga acumulada en la curva.
La determinacion de un valor umbral de corriente de carga L como valor lfmite para la apertura del interruptor 23 tiene la ventaja de que no puede producirse una sobrecarga de la inductancia 22.
Este mecanismo de carga puede usarse de acuerdo con una configuracion de acuerdo con la invencion tambien como reconocimiento de manipulacion para la manipulacion del contador con un campo magnetico externo. Esto podna conducir, por ejemplo, a que en un acoplamiento magnetico del elemento de giro de la disposicion de acuerdo con la invencion pueda provocarse en un elemento contador que determina el consumo un deslizamiento por el acoplamiento magnetico y asf se influencie el progreso del contador. Por tanto, en este caso se trata de una manipulacion aplicada con frecuencia en la practica.
Esta manipulacion puede reconocerse de acuerdo con la invencion ahora de tal modo que mediante el campo magnetico externo se modifica la inductancia 22. Esto conduce a un aumento mas rapido de la corriente de carga, como se representa en la Figura 10 mediante la lmea discontinua. En este caso se alcanza el valor umbral de corriente de carga L dentro de un tiempo mas corto que en el caso de una carga normal, tal como tiene lugar de manera correspondiente a la lmea continua. Mediante la medicion del tiempo de carga hasta que se alcanza el valor umbral de corriente de carga L puede elegirse, por tanto, si la totalidad de la disposicion de sensor se influye con un campo magnetico externo.
Este reconocimiento de manipulacion es especialmente facil de llevar a cabo, ya que no tienen que preverse componentes electronicos. El tiempo desde el cierre del interruptor hasta que se alcanza el valor umbral de corriente de carga puede captarse, por ejemplo, con un microprocesador previsto de por sf en la disposicion.
Lista de referencias:
1 primer electrodo de sensor
2 electrodo de referencia
3 segundo electrodo de sensor
4 electrodo de excitacion
5 superficie de acoplamiento
6 espacio intermedio
7 espacio intermedio
8 espacio intermedio
9 seccion interior
10 seccion exterior
11 punta para la medicion de angulo
12 tension de batena
13 pulso de tension, pulso de excitacion
14 pulso de tension de sensor alto
15 pulso de tension de sensor medio
16 pulso de tension de sensor bajo
17 senal de salida
18 equipo de evaluacion
19 circuito de excitacion
20 circuito de evaluacion
21 batena
22 inductancia
23 interruptor
24 generador de frecuencia
25 equipo para la medicion de corriente, medidor de corriente
26 primer comparador
27 segundo comparador
28 ajuste del punto de funcionamiento
A eje de simetna
S valor umbral
L valor umbral de corriente de carga
DIFF1 diferencia de la senal de tension entre el primer electrodo de sensor y el electrodo de referencia DIFF2 diferencia de la senal de tension entre el segundo electrodo de sensor y el electrodo de referencia
Claims (13)
- 510152025303540455055REIVINDICACIONES1. Disposicion para la deteccion capacitiva del movimiento de giro de un elemento de giro, presentando la disposicion cuatro electrodos (1, 2, 3, 4) dispuestos en un plano, un equipo de evaluacion (18) conectado a los electrodos (1, 2, 3, 4) y una superficie de acoplamiento (5) electricamente conductiva, que esta dispuesta en el elemento de giro enfrentada a los electrodos (1, 2, 3, 4), comprendiendo los electrodos (1, 2, 3, 4) un electrodo de excitacion central (4) alrededor del que estan dispuestos los demas electrodos (1, 2, 3),estando la superficie de acoplamiento (5) en cada ubicacion de giro enfrentada a la superficie del electrodo de excitacion (4) y cubriendo una parte de la superficie formada por los demas electrodos (1,2, 3) asf como recubriendo con un giro del elemento de giro distintas zonas de la superficie formada por los demas electrodos (1, 2, 3), y presentando el equipo de evaluacion (18), para la comprobacion resuelta en el tiempo de la ubicacion de giro del elemento de giro, un circuito de excitacion (19) conectado al electrodo de excitacion (4) para la generacion de pulsos de excitacion (13) con una frecuencia predefinida y un circuito de evaluacion (20) conectado a los demas electrodos (1,2, 3) para la captacion de las senales de tension aplicadas a los demas electrodos (1,2, 3) y para la comparacion de estas senales de tension,caracterizada porque los demas electrodos (1, 2, 3) estan formados por dos electrodos de sensor (1, 3) y un electrodo de referencia comun (2), estando configurado al menos el electrodo de referencia comun (2) de manera distinta a los electrodos de sensor (1, 3), y porque el circuito de evaluacion (20) esta configurado de tal modo que para la determinacion del movimiento y de la ubicacion de giro del elemento de giro se forma en cada caso una diferencia (DIFF1, DIFF2) de la senal de tension entre uno de los dos electrodos de sensor (1, 3) y el electrodo de referencia comun (2).
- 2. Disposicion segun la reivindicacion 1, caracterizada porque, por lo que respecta al electrodo de excitacion (4), los electrodos de sensor (1, 3) y el electrodo de referencia (2), existe un eje de simetna (A), con respecto al cual la forma y la posicion de los electrodos (1, 2, 3, 4) es especularmente simetrica en la disposicion.
- 3. Disposicion segun las reivindicaciones 1 o 2, caracterizada porque los demas electrodos (1, 2, 3) rodean esencialmente en forma circular el electrodo de excitacion (4), existiendo entre los dos electrodos de sensor (1, 3) y entre cada electrodo de sensor (1, 3) y el electrodo de referencia (2), en cada caso, un espacio intermedio (6, 7, 8).
- 4. Disposicion segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el electrodo de referencia (2) esta dimensionado de tal modo que la superficie de acoplamiento (5) cubre en una ubicacion de giro del elemento de giro de manera exacta la superficie del electrodo de referencia (2), dado el caso con los espacios intermedios (7, 8) adyacentes.
- 5. Disposicion segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque estan configurados el electrodo de excitacion (4) en forma circular y la superficie de acoplamiento (5) en una seccion interior (9) en forma circular y en una seccion exterior (10) que rodea parcialmente la seccion interior (9) en forma semicircular y porque cubren el electrodo de referencia comun (2) un intervalo de angulo de aproximadamente 140° a 150° y cada electrodo de sensor (1, 3) en un intervalo de angulo de aproximadamente 50° a 70°.
- 6. Disposicion segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el circuito de evaluacion (20) presenta dos comparadores (26, 27), que forman respectivamente la diferencia (DIFF1, DIFF2) entre la senal de tension del uno o del otro electrodo de sensor (1, 3) y la senal de tension del electrodo de referencia (2), proporcionando un comparador (26, 27) una senal de salida (17) solo con un valor diferencial situado por encima de un valor umbral ajustable.
- 7. Disposicion segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el circuito de excitacion (19) presenta un circuito de corriente conectado a la tension de alimentacion de una batena (21) con una inductancia (22), un interruptor (23) y un equipo para la medicion de corriente (25), estando establecido el circuito de excitacion (19) para cerrar el interruptor (23) del circuito de corriente para la carga de la inductancia (22) con una corriente de carga y abrir de nuevo el interruptor (23) al alcanzarse un valor umbral de corriente de carga (L) para la generacion del pulso de excitacion (13), estando establecido ademas el circuito de excitacion (19), con el fin de la supervision de manipulacion, para medir el tiempo de carga entre el cierre del interruptor (23) y el alcance del valor umbral de corriente de carga (L).
- 8. Procedimiento para la deteccion capacitiva del movimiento de giro de un elemento de giro con una disposicion a partir de un electrodo de excitacion central (4) asf como un electrodo de referencia (2) y dos electrodos de sensor (1, 3), que rodean el electrodo de excitacion central (4), estando configurado al menos el electrodo de referencia (2) de manera distinta a los electrodos de sensor (1, 3) y estando dispuestos el electrodo de excitacion (4), el electrodo de referencia (2) y los electrodos de sensor (1, 3) en un plano y estando dispuestos enfrentados a una superficie de acoplamiento (5) prevista en el elemento de giro, recubriendo la superficie de acoplamiento el electrodo de excitacion (4) asf como, en funcion de la ubicacion de giro, partes de los demas electrodos (1, 2, 3) para el acoplamiento capacitivo que depende de la ubicacion de giro del electrodo de excitacion (4) con el electrodo de referencia (2) y los dos electrodos de sensor (1, 3), procedimiento en el cual se aplican al electrodo de excitacion (4) en una frecuencia predefinida pulsos de excitacion (13), midiendose las tensiones del electrodo de referencia (2), del primer electrodo de sensor (1) y del segundo electrodo de sensor (3), caracterizado porque las diferencias (DIFF1,DIFF2) de la tension del uno y del otro electrodo de sensor (1, 3) se forman y evaluan, en cada caso, con la tension del electrodo de referencia (2) para determinar el movimiento y la ubicacion de giro del elemento de giro.
- 9. Procedimiento segun la reivindicacion 8, caracterizado porque en cada caso en un comparador (26, 27) de un circuito de evaluacion (20), con una diferencia (DIFF1) situada por encima de un valor umbral (S) de las tensiones5 del un electrodo de sensor (1) y del electrodo de referencia (2) y con una diferencia (DIFF2) situada por encima de un valor umbral (S), preferentemente el mismo, de las tensiones del otro electrodo de sensor (3) y del electrodo de referencia (2), se genera una senal de salida (17).
- 10. Procedimiento segun las reivindicaciones 8 o 9, caracterizado porque se genera un pulso de excitacion (13) emitido al electrodo de excitacion (4) cerrandose un interruptor (23) en un circuito de corriente conectado a una10 batena (21) y que contiene una inductancia (22) y supervisandose la corriente de carga, abriendose el interruptor (23) cuando la corriente de carga alcanza un valor umbral de corriente de carga (L).
- 11. Procedimiento segun la reivindicacion 10, caracterizado porque se supervisa el tiempo de carga desde el cierre del interruptor (23) hasta que se alcanza el valor umbral de corriente de carga (L).
- 12. Procedimiento segun la reivindicacion 10, caracterizado porque, cuando se sobrepasa o se queda por debajo 15 de un tiempo de carga predefinible como valor lfmite, hasta que se alcanza el valor umbral de corriente de carga (L),se genera una senal de error.
- 13. Uso de una disposicion segun una de las reivindicaciones 1 a 7 en un contador de consumo, en particular un contador de agua, de gas o de electricidad, que presenta un sensor de consumo giratorio con un acoplamiento, al que puede acoplarse el elemento de giro de la disposicion de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 7,20 presentando el contador de consumo una unidad de calculo para la evaluacion de la ubicacion de giro del elemento de giro proporcionada por la disposicion y para la conversion a valores de consumo.
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