ES2875897T3 - Controlador de accionador - Google Patents

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ES2875897T3 ES19167471T ES19167471T ES2875897T3 ES 2875897 T3 ES2875897 T3 ES 2875897T3 ES 19167471 T ES19167471 T ES 19167471T ES 19167471 T ES19167471 T ES 19167471T ES 2875897 T3 ES2875897 T3 ES 2875897T3
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Andreas Vogt
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Abstract

Controlador de accionador (9) que comprende: una interfaz de entrada (11) configurada para recibir señales de entrada de un controlador de sitio (7); una interfaz de salida (12) configurada para enviar señales de salida a un accionador de válvula (5); un procesador (10) en comunicación operativa con la interfaz de entrada (11) y en comunicación operativa con la interfaz de salida (12), estando el procesador (10) configurado para: emplear la interfaz de entada (11) para leer una primera señal de entrada indicativa de una primera posición del accionador desde el controlador de sitio (7); después de leer la primera señal de entrada, emplear la interfaz de entrada (11) para leer una segunda señal de entrada indicativa de una segunda posición del accionador desde el controlador de sitio (7); determinar un valor de diferencia indicativo de una diferencia entre las posiciones del accionador indicadas por la primera señal de entrada y por la segunda señal de entrada; determinar una primera señal de salida en función de la primera señal de entrada y en función de la segunda señal de entrada; caracterizado porque si y solo si el valor de diferencia supera un umbral predeterminado: emplear la interfaz de salida (12) para enviar la primera señal de salida al accionador de válvula (5).

Description

DESCRIPCIÓN
Controlador de accionador
Antecedentes
La presente divulgación se refiere a optimizaciones para válvulas en sistemas de calefacción, ventilación y/o aire acondicionado. La presente divulgación se centra en la mejora del control de accionadores de tales válvulas.
Las instalaciones de calefacción, ventilación y/o aire acondicionado (HVAC) están constituidas comúnmente por una pluralidad de circuitos. Cada circuito comprende una o varias bobinas de calentamiento y/o bobinas de enfriamiento para proporcionar calentamiento y/o enfriamiento a diversas partes de una estructura. Las unidades terminales generalmente son dispositivos de calentamiento o dispositivos de enfriamiento. Una unidad terminal de un sistema de calefacción doméstico puede ser, por ejemplo, un radiador.
Se emplean comúnmente válvulas de control de flujo en los sistemas de HVAC. Estos sistemas, normalmente, hacen circular un fluido tal como agua a través de una pluralidad de conductos para proporcionar calentamiento o enfriamiento. El propósito de una válvula de control de flujo es lograr un flujo controlado de un fluido a través de los conductos del circuito.
La cantidad de agua que fluye a través de la válvula se rige sustancialmente por la posición de un regulador. La posición del regulador se ajusta normalmente mediante un accionador. El accionador establece la posición del regulador en respuesta a una señal recibida de un controlador.
Los accionadores de válvulas pueden alimentarse por la red eléctrica o por una batería. En el caso de los accionadores alimentados por batería, la vida útil de la batería es primordial, ya que determina los ciclos de mantenimiento y/o sustitución. Una primera forma de prolongar la vida útil de la batería es aumentar la capacidad de una batería dentro de una instalación de HVAC. Sin embargo, esta solución conlleva una penalización de costes.
Una segunda forma de prolongar la vida útil de la batería es reducir la toma de potencia del accionador de válvula. Una plétora de parámetros influyen en la toma de potencia de un accionador dentro de un sistema de HVAC. Estos parámetros incluyen, pero no se limitan a:
- frecuencias de las operaciones de arranque/parada,
- duración de tales operaciones,
- frecuencias de inversiones de dirección,
- par de torsión aplicado al cambiar las carreras de las válvulas,
- temperatura ambiental,
- comunicación con otros controladores,
- etc.
Una solicitud de patente 16/031.310 se presentó el 10 de julio de 2018. La misma solicitud se publicó como patente US2019/018432A1 el 17 de enero de 2019. La solicitud 16/031.310 trata de la automatización de la ganancia de control. Se da a conocer un conjunto de válvula 1 que tiene un accionador 5 así como un miembro de válvula 4. Un controlador 9 calcula las posiciones de la válvula. El controlador 9 envía entonces instrucciones al accionador 5, moviendo de ese modo el miembro de válvula 4. Las instrucciones enviadas por el controlador 9 dependen de si una señal de velocidad de flujo supera o no un valor umbral.
JOHNSON CONTROLS TECH CO, US presentó una solicitud de patente US2016/156299A1 el 29 de diciembre de 2015. La solicitud se publicó el 2 de junio de 2016. El documento US2016/156299A1 trata de un accionador de HVCA con recalibración automática de parada final.
La presente divulgación enseña un accionador para una válvula que maximiza la vida útil de la batería. Un accionador con una vida útil máxima de la batería alivia la carga de costes y los riesgos que conllevan las actividades de mantenimiento y sustitución. Para ello, el accionador reduce las frecuencias de las operaciones de arranque y/o parada. Además, el accionador de la presente divulgación renuncia en gran parte a las inversiones de dirección.
Sumario
La presente divulgación enseña un controlador para un accionador y un método de control que mejoran la vida útil de la batería. Para mejorar la vida útil de la batería, el controlador de accionador inhibe las operaciones innecesarias de un accionador. Para ello, el controlador compara las amplitudes de las operaciones del accionador con un valor umbral. El accionador se mueve si y solo si la amplitud supera el valor umbral. Si la amplitud asociada a una operación del accionador es menor que el valor umbral, no se llevará a cabo ninguna operación del accionador.
Un objetivo relacionado de la presente divulgación es proporcionar un conjunto de válvula con autonomía mejorada.
También es un objetivo de la presente divulgación proporcionar un controlador de accionador y un método de control en el que un accionador se mueve solo una fracción de la amplitud indicada por una señal de control. El accionador puede, a modo de ejemplos no limitativos, moverse la mitad de la amplitud indicada o un cuarto de la amplitud indicada o dos tercios de la amplitud indicada.
Aún otro objetivo de la presente divulgación es proporcionar un controlador de accionador y un método de control en el que un accionador reanuda la operación en conformidad después de haberse movido previamente solo una fracción de la amplitud indicada.
Todavía un objetivo de la presente divulgación es proporcionar un controlador de accionador que sea compacto y minimice el número de componentes que son propensos a fallar. Un objetivo especial de la presente divulgación es proporcionar un accionador que inhiba el cableado excesivo, tal como el cableado de alimentación excesivo.
Todavía un objetivo de la presente divulgación es proporcionar un controlador de accionador que haga pleno uso de las capacidades de comunicación digital de un controlador de un sistema.
Breve descripción de los dibujos
Varias características resultarán evidentes para los expertos en la técnica a partir de la siguiente descripción detallada de las realizaciones no limitativas dadas a conocer. Los dibujos que acompañan a la descripción detallada pueden describirse brevemente tal como sigue:
La figura 1 es un esquema que muestra un conjunto de válvula que tiene un controlador de accionador en comunicación operativa con un controlador de sitio.
La figura 2 ilustra esquemáticamente los detalles de un controlador de accionador.
Descripción detallada
La figura 1 muestra un conjunto de válvula 1 que tiene un puerto de entrada 2 y un orificio de salida 3. Una trayectoria de fluido se extiende entre el orificio de entrada de la válvula 2 y el orificio de salida de la válvula 3 de un conducto 8. Un miembro de válvula 4 está situado en la trayectoria de fluido. La figura 1 muestra el miembro de válvula 4 en una posición (parcialmente) abierta de manera que el flujo de un medio entre el orificio de entrada 2 y el orificio de salida 3 está habilitado. El miembro de válvula 4 tiene preferiblemente también una posición cerrada para obturar el flujo de fluido a lo largo de la trayectoria de fluido El miembro de válvula 4 también puede tener una posición totalmente abierta en la que el flujo entre el orificio de entrada de la válvula 2 y el orificio de salida de la válvula 3 está totalmente habilitado.
Idealmente, la posición del miembro de válvula 4 puede cambiar continuamente entre sus posiciones completamente abierta y completamente cerrada. En una realización alternativa, la posición del miembro de válvula 4 puede cambiar en (un número infinito de) pasos diferenciados entre completamente abierta y completamente cerrada.
Un accionador 5 se acopla directa o indirectamente al miembro de válvula 4 para fijar su posición. El accionador 5, a modo de ejemplo no limitativo, puede elegirse grupo de accionador de solenoide, bobina de audio, accionador hidráulico y/o accionador neumático. La figura 1 representa un accionador 5 que desplaza axialmente un miembro de válvula 4 tal como se indica mediante la flecha 6. La presente divulgación también se aplica a válvulas y/o conjuntos de válvula en los que el accionador 5 cambia de manera pivotante la posición del miembro de válvula 4, tales como válvulas de mariposa.
La figura 1 también representa un controlador de sitio 7. El controlador de sitio 7 está ubicado preferiblemente de manera remota con respecto al conjunto de válvula 1. Se prevé que el controlador de sitio 7 esté ubicado al menos a diez metros, o al menos a veinte metros, o incluso al menos a cincuenta metros del conjunto de válvula 1. El controlador de sitio 7, a modo de ejemplo no limitativo, puede ser un ordenador en la nube. El controlador de sitio 7 comprende ventajosamente un termostato y/o un termostato inteligente y/o un sistema de gestión de edificios y/o un sistema de gestión de energía. Según la presente divulgación, el controlador de sitio 7 es un termostato y/o es un termostato inteligente y/o es un sistema de gestión de edificios y/o es un sistema de gestión de energía.
El controlador de sitio 7 está en comunicación operativa con un controlador de accionador 9. El controlador de sitio 7 se comunica con el controlador de accionador 9 a través de conexiones de bus adecuadas. La conexión de bus puede ser unidireccional desde el controlador de sitio 7 hasta el controlador de accionador 9 La conexión de bus puede ser bidireccional. Según un aspecto de la presente divulgación, la conexión de bus puede ser una conexión de bus inalámbrica. Se prevé que el controlador de sitio 7 emplee un protocolo de bus de comunicación adecuado, en particular, un protocolo digital para comunicarse con el controlador de accionador 9. El controlador de accionador 9 y el controlador de sitio 7 proporcionan idealmente interfaces que permiten la comunicación digital (unidireccional y/o bidireccional).
El controlador 9 comprende ventajosamente un microprocesador que tiene una memoria y una unidad de procesamiento. En una realización particular, el controlador 9 es un microprocesador que tienen una memoria y una unidad de procesamiento.
Según un aspecto de la presente divulgación, el controlador 9 comprende un microcontrolador. En una realización particular, el controlador 9 es un microcontrolador.
Pasando ahora a la figura 2, se ilustran detalles del controlador 9. El controlador 9 comprende un procesador 10 tal como un procesador de 16 bits y/o un procesador de 32 bits y/o un procesador de 64 bits. El controlador 9 comprende ventajosamente una unidad lógica aritmética.
El controlador 9, tal como se muestra en la figura 2, comprende también una interfaz de entrada 11. La interfaz de entrada 11 permite la comunicación con un controlador externo, tal como un controlador de sitio 7. En una realización, la interfaz de entrada 11 lee valores digitales. En una realización alternativa, la interfaz de entrada 11 lee valores analógicos tales como señales eléctricas analógicas que oscilan entre 0 voltios y 3 voltios y/o que oscilan entre 0 voltios y 3,3 voltios y/o que oscilan entre 0 voltios y 5 voltios. También se prevé que la interfaz de entrada 11 lea corrientes eléctricas que oscilan entre 0 miliamperios y 20 miliamperios y/o entre 4 miliamperios y 20 miliamperios. La interfaz de entrada 11 comprende ventajosamente un convertidor analógico-a-digital. El convertidor analógico-a-digital y el controlador 9 están ventajosamente dispuestos en el mismo sistema-en-un-chip.
El controlador 9, tal como se muestra en la figura 2, comprende también una interfaz de salida 12. La interfaz de salida 12 permite la comunicación con un accionador externo, tal como un accionador de válvula 5. En una realización, la interfaz de salida 12 envía valores digitales. En una realización alternativa, la interfaz de entrada 12 envía valores analógicos tales como señales eléctricas analógicas que oscilan entre 0 voltios y 3 voltios y/o que oscilan entre 0 voltios y 3,3 voltios y/o que oscilan entre 0 voltios y 5 voltios. También se prevé que la interfaz de salida 12 envíe corrientes eléctricas que oscilan entre 0 miliamperios y 20 miliamperios y/o entre 0 miliamperios y 200 miliamperios y/o que oscilan entre 0 miliamperios y 2000 miliamperios. La interfaz de salida 12 comprende ventajosamente un convertidor digital-a-analógico. La interfaz de salida 12 comprende idealmente también un amplificador tal como un amplificador operacional.
El controlador 9 comprende, además, una memoria 13 tal como una memoria no volátil y/o no transitoria 13. En una realización, el procesador 10 tiene acceso de solo lectura a la memoria 13. Una configuración de solo lectura confiere ventajas en cuanto a la reducción de la complejidad del sistema. En este caso, la memoria 13 puede ser una memoria de solo lectura. En una realización, el procesador 10 tiene acceso de lectura-escritura a la memoria 13. Una configuración de lectura-escritura confiere ventajas en cuanto a mayor flexibilidad. Una configuración de lectura-escritura se adapta a cambios de parámetros. Los parámetros cambiados pueden almacenarse en la memoria 13 y estarán disponibles para su procesamiento en un momento posterior.
Tal como se describe en detalle en el presente documento, la presente divulgación enseña un controlador de accionador (9) que comprende:
una interfaz de entrada (11) configurada para recibir señales de entrada de un controlador de sitio (7);
una interfaz de salida (12) configurada para enviar señales de salida a un accionador de válvula (5);
un procesador (10) en comunicación operativa con la interfaz de entrada (11) y en comunicación operativa con la interfaz de salida (12), estando el procesador (10) configurado para:
emplear la interfaz de entada (11) para leer una primera señal de entrada indicativa de una primera posición del accionador desde el controlador de sitio (7);
después de leer la primera señal de entrada, emplear la interfaz de entrada (11) para leer una segunda señal de entrada indicativa de una segunda posición del accionador desde el controlador de sitio (7);
determinar un valor de diferencia indicativo de una diferencia entre las posiciones del accionador indicadas por la primera señal de entrada y por la segunda señal de entrada;
determinar una primera señal de salida en función de la primera señal de entrada y en función de la segunda señal de entrada; y
si y solo si el valor de diferencia supera un umbral predeterminado:
emplear la interfaz de salida (12) para enviar la primera señal de salida al accionador de válvula (5).
La segunda posición indicada del accionador es preferiblemente diferente de la primera posición indicada del accionador.
La interfaz de entrada (11) es ventajosamente una interfaz inalámbrica. Se prevé que la interfaz de entrada (11) esté configurada para comunicarse con un controlador de sitio (7) usando comunicaciones inalámbricas tales como red(es) de área local inalámbrica(s), Bluetooth®, Zigbee®, etc.
La interfaz de entrada (11) que se comunica a través de un bus inalámbrico proporciona ventajosamente un módulo de radiofrecuencia. El módulo de radiofrecuencia puede ser capaz de realizar una codificación por desplazamiento de fase y/o una codificación por desplazamiento de fase cuaternaria. También se prevé que el módulo de radiofrecuencia mejore la transmisión de datos mediante la limitación del tamaño de los bloques de mensajes y/o la redundancia de datos adicionales. Estas funcionalidades pueden resultar útiles en entornos en los que la comunicación entre la interfaz de entrada (11) y un controlador de sitio (7) se ve obstaculizada por obstáculos tales como gruesos muros de hormigón. Estas funcionalidades también pueden ser útiles en entornos en los que la interfaz de entrada (11) se comunica con un servidor remoto a largas distancias.
El procesador (10) está configurado ventajosamente para calcular un valor de diferencia como una diferencia entre las posiciones del accionador indicadas por la primera señal de entrada y por la segunda señal de entrada.
El procesador (10) está configurado más ventajosamente para calcular un valor de diferencia como un valor absoluto de una diferencia entre las posiciones del accionador indicadas por la primera señal de entrada y por la segunda señal de entrada.
El procesador (10) está configurado idealmente para calcular una primera señal de salida en función de la primera señal de entrada y en función de la segunda señal de entrada. También se prevé que el procesador (10) esté configurado para producir una primera señal de salida en función de la primera señal de entrada y en función de la segunda señal de entrada.
En una realización, el procesador (10) está configurado para:
si y solo si el valor de diferencia supera un umbral predeterminado:
determinar una primera señal de salida en función de la primera señal de entrada y en función de la segunda señal de entrada; y
emplear la interfaz de salida (12) para enviar la primera señal de salida al accionador de válvula (5).
En otra realización, el procesador (10) está configurado para:
si y solo si el valor de diferencia supera un umbral predeterminado:
calcular una primera señal de salida en función de la primera señal de entrada y en función de la segunda señal de entrada; y
emplear la interfaz de salida (12) para enviar la primera señal de salida al accionador de válvula (5).
Para el propósito de la presente divulgación, una condición de "si y solo si a entonces b" significa que
a implica b, y
b implica a
Por lo tanto, un valor de diferencia que supera el umbral predeterminado implica que la primera señal de salida se enviará al accionador de válvula (5) usando la interfaz de salida (12). Además, el envío de la primera señal de salida al accionador de válvula (5) usando la interfaz de salida (12) implica que el valor de diferencia supera el umbral predeterminado. La presente divulgación también enseña cualquiera de los controladores de accionador (9) mencionados anteriormente, en los que el procesador (10) está configurado para:
determinar la primera señal de salida en función de la primera posición del accionador indicada por la primera señal de entrada y en función del valor de diferencia.
El procesador (10) está configurado idealmente para calcular la primera señal de salida en función de la primera posición del accionador indicada por la primera señal de entrada y en función del valor de diferencia.
En una realización, el procesador (10) está configurado para:
si y solo si el valor de diferencia supera un umbral predeterminado:
determinar la primera señal de salida en función de la primera posición del accionador indicada por la primera señal de entrada y en función del valor de diferencia; y
emplear la interfaz de salida (12) para enviar la primera señal de salida al accionador de válvula (5).
En una realización, el procesador (10) está configurado para:
si y solo si el valor de diferencia supera un umbral predeterminado:
Calcular la primera señal de salida en función de la primera posición del accionador indicada por la primera señal de entrada y en función del valor de diferencia; y
emplear la interfaz de salida (12) para enviar la primera señal de salida al accionador de válvula (5).
La presente divulgación también enseña cualquiera de los controladores de accionador (9) mencionados anteriormente, en los que el procesador (10) está configurado para:
determinar la primera señal de salida en función de la primera posición del accionador indicada por la primera señal de entrada y en función de una fracción del valor de diferencia.
El procesador (10) está configurado idealmente para calcular la primera señal de salida en función de la primera posición del accionador indicada por la primera señal de entrada y en función de una fracción del valor de diferencia.
La presente divulgación también enseña cualquiera de los controladores de accionador (9) mencionados anteriormente, en los que el procesador (10) está configurado para:
determinar la primera señal de salida en función de la primera posición del accionador indicada por la primera señal de entrada y en función de la mitad o un tercio del valor de diferencia.
El procesador (10) está configurado idealmente para calcular la primera señal de salida en función de la primera posición del accionador indicada por la primera señal de entrada y en función de la mitad o un tercio del valor de diferencia. En una realización, el procesador (10) está configurado para:
si y solo si el valor de diferencia supera un umbral predeterminado:
determinar la primera señal de salida en función de la primera posición del accionador indicada por la primera señal de entrada y en función de la mitad del valor de diferencia; y
emplear la interfaz de salida (12) para enviar la primera señal de salida al accionador de válvula (5).
En otra realización particular, el procesador (10) está configurado para:
si y solo si el valor de diferencia supera un umbral predeterminado:
calcular la primera señal de salida en función de la primera posición del accionador indicada por la primera señal de entrada y en función de la mitad del valor de diferencia; y
emplear la interfaz de salida (12) para enviar la primera señal de salida al accionador de válvula (5).
La presente divulgación también enseña cualquiera de los controladores de accionador (9) mencionados anteriormente, en los que el procesador (10) está configurado para:
determinar la primera señal de salida como la suma de la primera posición del accionador indicada por la primera señal de entrada y del valor de diferencia dividido entre un número entero positivo mayor de uno tal como dividido entre dos, dividido entre tres, etc.
El procesador (10) idealmente está configurado para calcular la primera señal de salida como la suma de la primera posición del accionador indicada por la primera señal de entrada y del valor de diferencia dividido entre un número entero positivo mayor de uno tal como dividido entre dos, dividido entre tres, etc.
En una realización, el procesador (10) está configurado para:
si y solo si el valor de diferencia supera un umbral predeterminado:
determinar la primera señal de salida como la suma de la primera posición del accionador indicada por la primera señal de entrada y del valor de diferencia dividido entre un número entero positivo mayor de uno tal como dividido entre dos, dividido entre tres, etc.; y
emplear la interfaz de salida (12) para enviar la primera señal de salida al accionador de válvula (5).
En otra realización particular, el procesador (10) está configurado para:
si y solo si el valor de diferencia supera un umbral predeterminado:
Calcular la primera señal de salida como la suma de la primera posición del accionador indicada por la primera señal de entrada y del valor de diferencia dividido entre un número entero positivo mayor de uno tal como dividido entre dos, dividido entre tres, etc.; y
emplear la interfaz de salida (12) para enviar la primera señal de salida al accionador de válvula (5).
La presente divulgación también enseña cualquiera de los controladores de accionador (9) mencionados anteriormente, en los que el procesador (10) está configurado para:
después de leer la segunda señal de entrada, emplear la interfaz de entrada (11) para leer una tercera señal de entrada indicativa de una tercera posición del accionador desde el controlador de sitio (7);
determinar una segunda señal de salida en función de la tercera señal de entrada; y
si y solo si el valor de diferencia supera un umbral predeterminado:
emplear la interfaz de salida (12) para enviar la segunda señal de salida al accionador de válvula (5).
La tercera posición indicada del accionador es ventajosamente diferente de la segunda posición indicada del accionador y es diferente de la primera posición indicada del accionador.
El procesador (10) está configurado idealmente para calcular una segunda señal de salida en función de la tercera señal de entrada.
En una realización, el procesador (10) está configurado para:
si y solo si el valor de diferencia supera un umbral predeterminado:
determinar una segunda señal de salida en función de la tercera señal de entrada; y
emplear la interfaz de salida (12) para enviar la segunda señal de salida al accionador de válvula (5).
En una realización, el procesador (10) está configurado para:
si y solo si el valor de diferencia supera un umbral predeterminado:
calcular una segunda señal de salida en función de la tercera señal de entrada; y
emplear la interfaz de salida (12) para enviar la segunda señal de salida al accionador de válvula (5).
La presente divulgación también enseña el controlador de accionador (9) mencionado anteriormente, en el que el procesador (10) está configurado para determinar la segunda señal de salida como una función exclusiva de la tercera posición del accionador indicada por la tercera señal de entrada.
El procesador (10) está configurado idealmente para calcular la segunda señal de salida como una función exclusiva de la tercera posición del accionador indicada por la tercera señal de entrada.
En una realización, el procesador (10) está configurado para:
si y solo si el valor de diferencia supera un umbral predeterminado:
determinar la segunda señal de salida como una función exclusiva de la tercera posición del accionador indicada por la tercera señal de entrada; y
emplear la interfaz de salida (12) para enviar la segunda señal de salida al accionador de válvula (5).
En una realización, el procesador (10) está configurado para:
si y solo si el valor de diferencia supera un umbral predeterminado:
calcular la segunda señal de salida como una función exclusiva de la tercera posición del accionador indicada por la tercera señal de entrada; y
emplear la interfaz de salida (12) para enviar la segunda señal de salida al accionador de válvula (5).
Para los fines de la presente divulgación, una función exclusiva solo adopta los argumentos especificados. Mientras que una función exclusiva puede adoptar parámetros, el número de argumentos de la función exclusiva está limitado a los argumentos especificados.
La presente divulgación también enseña cualquiera de los controladores de accionador (9) mencionados anteriormente; comprendiendo el controlador de accionador (9) una memoria (13), estando el procesador (10) en comunicación operativa con la memoria (13), en el que el procesador (10) está configurado para:
leer el umbral predeterminado de la memoria (13).
Se prevé que la memoria (13) sea una memoria no volátil. También se prevé que la memoria (13) sea una memoria no transitoria. También se prevé que la memoria (13) sea una memoria no provisional.
La presente divulgación también enseña cualquiera de los controladores de accionador (9) mencionados anteriormente, en los que la interfaz de entrada (11) comprende un convertidor analógico-a-digital.
Se prevé que la interfaz de entrada (11) sea un convertidor analógico-a-digital.
También se prevé que el procesador (10) y la interfaz de entrada (11), comprendiendo la interfaz de entrada (11) un convertidor analógico-a-digital, estén dispuestos en el mismo sistema-en-un-chip. La disposición en el mismo sistema-enun-chip es compacta.
Se prevé además que el procesador (10) y la interfaz de entrada (11), siendo la interfaz de entrada (11) un convertidor analógico-a-digital, estén dispuestos en el mismo sistema-en-un-chip. La disposición en el mismo sistema-en-un-chip es compacta.
La presente divulgación enseña además cualquiera de los controladores de accionador (9) mencionados anteriormente, en los que la interfaz de salida (12) comprende un convertidor digital-a-analógico.
Se prevé que la interfaz de salida (12) sea un convertidor digital-a-analógico.
También se prevé que el procesador (10) y la interfaz de salida (12) estén dispuestos en el mismo sistema-en-un-chip. En particular, se prevé que el procesador (10) y la interfaz de salida (12), comprendiendo la interfaz de salida (12) el convertidor de digital-a-analógico, estén dispuestos en el mismo sistema-en-un-chip. Se prevé además que el procesador (10) y la interfaz de salida (12), siendo la interfaz de salida (12) un convertidor digital-a-analógico, estén dispuestos en el mismo sistema-en-un-chip. Estas disposiciones en el mismo sistema-en-un-chip son compactas, permitiendo así soluciones miniaturizadas.
La presente divulgación enseña aún adicionalmente cualquiera de los controladores de accionador (9) mencionados anteriormente, en los que la interfaz de salida (12) comprende un amplificador.
Se prevé que el amplificador comprenda un amplificador operacional y/o comprenda un amplificador de transistores y/o comprenda un transistor bipolar de puerta aislada. Los amplificadores que tienen transistores bipolares de puerta aislada permiten la compatibilidad con formas de onda complejas que tienen modulación de ancho de pulso.
Se prevé que la interfaz de salida (12) comprenda un convertidor digital-a-analógico y un amplificador. En una realización particular, la interfaz (12) comprende un convertidor digital-a-analógico, un amplificador tal como un amplificador que comprende un transistor bipolar de puerta aislada, y un filtro de paso bajo. El filtro de paso bajo reduce la tensión eléctrica en los bobinados del accionador de válvula (5).
También se prevé que el procesador (10) y la interfaz de salida (12) estén dispuestos en el mismo sistema-en-un-chip. En particular, se prevé que el procesador (10) y la interfaz de salida (12), comprendiendo la interfaz de salida (12) el convertidor de digital-a-analógico, estén dispuestos en el mismo sistema-en-un-chip. Se prevé además que el procesador (10) y la interfaz de salida (12), comprendiendo la interfaz de salida (12) el amplificador y comprendiendo el convertidor digital-a-analógico, están dispuestos en el mismo sistema-en-un-chip. Estas disposiciones en el mismo sistema-en-unchip son compactas, permitiendo así soluciones miniaturizadas.
La presente divulgación también enseña un conjunto de válvula (1), comprendiendo el conjunto de válvula (1): un orificio de entrada (2), un orificio de salida (3) y una trayectoria de fluido que se extiende entre el orificio de entrada (2) y el orificio de salida (3);
un miembro de válvula (4) que actúa sobre la trayectoria del fluido; siendo el miembro de válvula (4) selectivamente móvil entre una posición cerrada que cierra la trayectoria del fluido entre el orificio de entrada (2) y el orificio de salida (3), y una posición abierta que abre la trayectoria del fluido entre el orificio de entrada (2) y el orificio de salida (3);
un accionador de válvula (5) para mover selectivamente el miembro de válvula (4) entre la posición cerrada y la posición abierta;
cualquiera de los controladores de accionador (9) según la presente divulgación, estando el controlador de accionador (9) en comunicación operativa con el accionador de válvula (5).
En una realización, el miembro de válvula (4) está situado en la trayectoria de fluido. También se prevé que el miembro de válvula (4) sobresalga en la trayectoria de fluido.
El accionador de válvula (5) se acopla mecánicamente de manera ventajosa al miembro de válvula (4).
El conjunto de válvula (1) comprende idealmente un conducto (8) tal como un conducto tubular. La trayectoria de fluido está formada entonces por el conducto (8).
Según un aspecto de la presente divulgación, el accionador de válvula (5) y el miembro de válvula (4) están fijados en relación con el conjunto de válvula (1). Según un aspecto especial de la presente divulgación, el accionador de válvula (5) y el miembro de válvula (4) están fijados en relación con el conducto (8).
Según otro aspecto de la presente divulgación, el accionador de válvula (5) y el miembro de válvula (4) se acoplan al conjunto de válvula (1). Según un aspecto especial de la presente divulgación, el accionador de válvula (5) y el miembro de válvula (4) se acoplan al conducto (8).
Según otro aspecto de la presente divulgación, el accionador de válvula (5) y el miembro de válvula (4) están montados en el conjunto de válvula (1). Según un aspecto especial de la presente divulgación, el accionador de válvula (5) y el miembro de válvula (4) están montados en el conducto (8).
También se prevé que el controlador de accionador (9) esté en comunicación operativa con un controlador externo, tal como el controlador de sitio (7). El controlador externo tal como el controlador de sitio (7) está ubicado normalmente de manera remota con respecto al conjunto de válvula (1).
La presente divulgación enseña además cualquiera de los conjuntos de válvula (1) mencionados anteriormente, en los que el conjunto de válvula (1) comprende además una batería (14);
en los que la batería (14) se conecta eléctricamente al accionador de válvula (5); y
en los que la batería (14) está configurada para suministrar energía al accionador de válvula (5) para que el accionador de válvula (5) mueva selectivamente el miembro de válvula (4) entre la posición cerrada y la posición abierta.
Según un aspecto de la presente divulgación, la batería (14) está fijada en relación con el conjunto de válvula (1). Según un aspecto especial de la presente divulgación, la batería (14) está fijada en relación con el conducto (8).
En una realización, la batería (14) está configurada para suministrar energía al accionador de válvula (5).
Se prevé que la batería (14) sea recargable.
Según un aspecto de la presente divulgación, la batería (14) se conecta eléctricamente también al controlador de accionador (9). La batería (14) está configurada por tanto para suministrar energía (eléctrica) al controlador de accionador (9).
En una realización, la batería (14) es una batería de flujo. Las baterías de flujo adecuadas comprenden, a modo de ejemplos no limitativos, baterías de hidrógeno-litio bromado, baterías de hidrógeno-clorato de litio, baterías de bromohidrógeno, baterías de hierro-estaño, baterías de hierro-titanio, baterías de hierro-cromo, baterías de vanadio-vanadio (sulfato), baterías de vanadio-vanadio (bromuro), baterías de sodio-polisulfuro de bromo, baterías de zinc-bromo, baterías de plomo-ácido (metanosulfonato) y/o baterías de zinc-cerio (metanosulfonato). Las baterías de flujo adecuadas también pueden comprender baterías de flujo orgánicas, tales como baterías basadas en quinonas. Ninguna de las listas anteriores es exhaustiva. Los conjuntos de válvula alimentados por batería (1) confieren ventajas en cuanto a mejora de la autonomía.
La presente divulgación enseña además cualquiera de los conjuntos de válvula (1) mencionados anteriormente, comprendiendo el conjunto de válvula (1) adicionalmente un bus (15),
en el que el controlador de accionador (9) está en comunicación operativa con el accionador de válvula (5) a través del bus (15);
en el que el bus (15) está configurado para transmitir la primera señal de salida del controlador de accionador (9) al accionador de válvula (5); y
está configurado para transmitir energía para que el accionador de válvula (5) mueva selectivamente el miembro de válvula (4) entre la posición cerrada y la posición abierta.
Se prevé que el bus (15) sea un bus de comunicación tal como un bus de comunicación digital. También se prevé que el bus (15) esté configurado para transmitir energía tal como energía eléctrica, desde el controlador de accionador (9) hasta el accionador de válvula (5) para que el accionador de válvula (5) mueva selectivamente el miembro de válvula (4) entre la posición cerrada y la posición abierta.
También se prevé que el bus (15) esté configurado para transmitir energía tal como energía eléctrica desde el accionador de válvula (5) hasta el controlador de accionador (9). Según un aspecto especial de la presente divulgación, el bus (15) está configurado para transmitir energía tal como energía eléctrica desde el accionador de válvula (5) hasta el controlador de accionador (9) para que el controlador de accionador (9) ejecute instrucciones. También es un aspecto especial de la presente divulgación que el bus (15) esté configurado para transmitir energía tal como energía eléctrica desde el accionador de válvula (5) hasta el controlador de accionador (9) para que el procesador (10) del controlador de accionador (9) ejecute instrucciones.
Los buses combinados (15) para datos y para energía inhiben el exceso de cables entre los componentes, evitando así componentes propensos a fallos.
La presente divulgación también enseña un método para controlar un accionador de válvula (5), comprendiendo el método las etapas de:
recibir una primera señal de entrada indicativa de una primera posición del accionador desde un controlador de sitio (7); después de recibir la primera señal de entrada, recibir una segunda señal de entrada indicativa de una segunda posición del accionador desde el controlador de sitio (7);
determinar un valor de diferencia indicativo de una diferencia entre las posiciones del accionador indicadas por la primera señal de entrada y por la segunda señal de entrada;
determinar una primera señal de salida en función de la primera señal de entrada y en función de la segunda señal de entrada; y
si y solo si el valor de diferencia supera un umbral predeterminado:
enviar la primera señal de salida a un accionador de válvula (5).
El método comprende ventajosamente una etapa de cálculo de un valor de diferencia como diferencia entre las posiciones del accionador indicadas por la primera señal de entrada y por la segunda señal de entrada.
El método comprende más ventajosamente una etapa de cálculo de un valor de diferencia como valor absoluto de una diferencia entre las posiciones del accionador indicadas por la primera señal de entrada y por la segunda señal de entrada. El método comprende idealmente una etapa de cálculo de una primera señal de salida en función de la primera señal de entrada y en función de la segunda señal de salida. También se prevé que el método comprenda una etapa de producción de una primera señal de salida en función de la primera señal de entrada y en función de la segunda señal de entrada: En una realización, el método comprende las etapas de:
si y solo si el valor de diferencia supera un umbral predeterminado:
determinar una primera señal de salida en función de la primera señal de entrada y en función de la segunda señal de entrada; y
enviar la primera señal de salida a un accionador de válvula (5).
En otra realización, el método comprende las etapas de:
si y solo si el valor de diferencia supera un umbral predeterminado:
calcular una primera señal de salida en función de la primera señal de entrada y en función de la segunda señal de entrada; y
enviar la primera señal de salida a un accionador de válvula (5).
En aún otra realización, el método comprende las etapas de:
si y solo si el valor de diferencia supera un umbral predeterminado:
producir una primera señal de salida en función de la primera señal de entrada y en función de la segunda señal de entrada; y
enviar la primera señal de salida a un accionador de válvula (5).
La presente divulgación enseña, además, un medio tangible legible por máquina (13) que tiene un conjunto de instrucciones almacenadas en el mismo que, cuando se ejecutan por uno o más procesadores (10), hacen que uno o más procesadores (10) realicen cualquiera de los métodos mencionados anteriormente.
También se prevé que el medio legible por máquina (13) no sea transitorio. Además, se prevé que el medio legible por máquina (13) no sea provisional.
Cualquiera de las etapas de un método según la presente divulgación puede realizarse en hardware, en un módulo de software ejecutado por un procesador, en un módulo de software que se ejecuta usando virtualización a nivel de sistema operativo, en una disposición de computación en la nube, o en una combinación de los mismos. El software puede incluir un firmware, un controlador de hardware que se ejecuta en el sistema operativo o un programa de aplicación. Por lo tanto, la divulgación también se refiere a un producto de programa informático para realizar las operaciones presentadas en el presente documento. Si se implementan en software, las funciones descritas pueden almacenarse como una o más instrucciones en un medio legible por ordenador. Algunos ejemplos de medios de almacenamiento que pueden usarse incluyen memoria de acceso aleatorio (RAM), memoria de solo lectura (ROM), memoria flash, memoria EPORM, memoria EEPROM, registros, un disco duro, un disco extraíble, otros discos ópticos o cualquier medio disponible al que pueda acceder un ordenador o cualquier otro equipo informático y aparato eléctrico.
Debe entenderse que lo anteriormente descrito se refiere solo a ciertas realizaciones de la divulgación y que pueden hacerse numerosos cambios en la misma sin apartarse del alcance de la divulgación tal como se define mediante las siguientes reivindicaciones. También debe entenderse que la divulgación no se limita a las realizaciones ilustradas y que pueden hacerse diversas modificaciones dentro del alcance de las siguientes reivindicaciones.
Números de referencia
1 conjunto de válvula
2 orificio de entrada
3 orificio de salida
4 miembro de válvula
5 accionador
6 eje
7 controlador de sitio
8 conducto
9 controlador de accionador
10 procesador
11 interfaz de entrada
12 interfaz de salida
13 memoria
14 batería
15 bus

Claims (15)

REIVINDICACIONES
1. Controlador de accionador (9) que comprende:
una interfaz de entrada (11) configurada para recibir señales de entrada de un controlador de sitio (7);
una interfaz de salida (12) configurada para enviar señales de salida a un accionador de válvula (5);
un procesador (10) en comunicación operativa con la interfaz de entrada (11) y en comunicación operativa con la interfaz de salida (12), estando el procesador (10) configurado para:
emplear la interfaz de entada (11) para leer una primera señal de entrada indicativa de una primera posición del accionador desde el controlador de sitio (7);
después de leer la primera señal de entrada, emplear la interfaz de entrada (11) para leer una segunda señal de entrada indicativa de una segunda posición del accionador desde el controlador de sitio (7);
determinar un valor de diferencia indicativo de una diferencia entre las posiciones del accionador indicadas por la primera señal de entrada y por la segunda señal de entrada;
determinar una primera señal de salida en función de la primera señal de entrada y en función de la segunda señal de entrada;
caracterizado porque
si y solo si el valor de diferencia supera un umbral predeterminado:
emplear la interfaz de salida (12) para enviar la primera señal de salida al accionador de válvula (5).
2. Controlador de accionador (9) según la reivindicación 1, en el que el procesador (10) está configurado para: determinar la primera señal de salida en función de la primera posición del accionador indicada por la primera señal de entrada y en función del valor de diferencia.
3. Controlador de accionador (9) según la reivindicación 2, en el que el procesador (10) está configurado para: determinar la primera señal de salida en función de la primera posición del accionador indicada por la primera señal de entrada y en función de una fracción del valor de diferencia.
4. Controlador de accionador (9) según la reivindicación 3, en el que el procesador (10) está configurado para: determinar la primera señal de salida como la suma de la primera posición del accionador indicada por la primera señal de entrada y del valor de diferencia dividido entre un número entero positivo mayor de uno.
5. Controlador de accionador (9) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que el procesador (10) está configurado para:
después de leer la segunda señal de entrada, emplear la interfaz de entrada (11) para leer una tercera señal de entrada indicativa de una tercera posición del accionador desde el controlador de sitio (7);
determinar una segunda señal de salida en función de la tercera señal de entrada; y
si y solo si el valor de diferencia supera un umbral predeterminado:
emplear la interfaz de salida (12) para enviar la segunda señal de salida al accionador de válvula (5).
6. Controlador de accionador (9) según la reivindicación 5, en el que el procesador (10) está configurado para determinar la segunda señal de salida como una función exclusiva de la tercera posición del accionador indicada por la tercera señal de entrada.
7. Controlador de accionador (9) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, comprendiendo el controlador de accionador (9) una memoria (13), estando el procesador (10) en comunicación operativa con la memoria (13), en el que el procesador (10) está configurado para:
leer el umbral predeterminado de la memoria (13).
8. Controlador de accionador (9) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en el que la interfaz de entrada (11) comprende un convertidor analógico-a-digital.
9. Controlador de accionador (9) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en el que la interfaz de salida (12) comprende un convertidor digital-a-analógico.
10. Controlador de accionador (9) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en el que la interfaz de salida (12) comprende un amplificador.
11. Conjunto de válvula (1) que comprende:
un orificio de entrada (2), un orificio de salida (3) y una trayectoria de fluido que se extiende entre el orificio de entrada (2) y el orificio de salida (3);
un miembro de válvula (4) que actúa sobre la trayectoria del fluido; siendo el miembro de válvula (4) selectivamente móvil entre una posición cerrada que cierra la trayectoria del fluido entre el orificio de entrada (2) y el orificio de salida (3), y una posición abierta que abre la trayectoria del fluido entre el orificio de entrada (2) y el orificio de salida (3);
un accionador de válvula (5) para mover selectivamente el miembro de válvula (4) entre la posición cerrada y la posición abierta;
un controlador de accionador (9) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, estando el controlador de accionador (9) en comunicación operativa con el accionador de válvula (5).
12. Conjunto de válvula (1) según la reivindicación 11,
en el que el conjunto de válvula (1) comprende adicionalmente una batería (14);
en el que la batería (14) se conecta eléctricamente al accionador de válvula (5); y
en el que la batería (14) está configurada para suministrar energía al accionador de válvula (5) para que el accionador de válvula (5) mueva selectivamente el miembro de válvula (4) entre la posición cerrada y la posición abierta.
13. Conjunto de válvula (1) según cualquiera de las reivindicaciones 11 a 12, comprendiendo el conjunto de válvula (1) adicionalmente un bus (15),
en el que el controlador de accionador (9) está en comunicación operativa con el accionador de válvula (5) a través del bus (15);
en el que el bus (15) está configurado para transmitir la primera señal de salida del controlador de accionador (9) al accionador de válvula (5); y
está configurado para transmitir energía para que el accionador de válvula (5) mueva selectivamente el miembro de válvula (4) entre la posición cerrada y la posición abierta.
14. Método para controlar un accionador de válvula (5), comprendiendo el método las etapas de:
recibir una primera señal de entrada indicativa de una primera posición del accionador desde un controlador de sitio (7); después de recibir la primera señal de entrada, recibir una segunda señal de entrada indicativa de una segunda posición del accionador desde el controlador de sitio (7);
determinar un valor de diferencia indicativo de una diferencia entre las posiciones del accionador indicadas por la primera señal de entrada y por la segunda señal de entrada;
determinar una primera señal de salida en función de la primera señal de entrada y en función de la segunda señal de entrada;
caracterizado porque
si y solo si el valor de diferencia supera un umbral predeterminado:
enviar la primera señal de salida a un accionador de válvula (5).
15. Medio tangible legible por máquina (13) que tiene un conjunto de instrucciones almacenadas en el mismo que cuando se ejecutan por uno o más procesadores (10) hacen que el uno o más procesadores (10) realicen el método según la reivindicación 14.
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