ES2940920T3 - Unidad de interruptor - Google Patents
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Abstract
La unidad de interruptor de acuerdo con la invención utiliza un interruptor con un elemento de cierre deformable o montado de forma móvil (14) que está hecho de uno o más materiales eléctricamente conductores curvados y planos. Es a la vez parte de un primer circuito de conmutación y parte de un segundo circuito de conmutación. En el primer circuito interruptor, se alimenta longitudinalmente, es decir, dentro de su área. Dentro del segundo circuito, la corriente se aplica transversalmente, es decir, perpendicularmente a su superficie. La integración en diferentes circuitos interruptores y diferentes direcciones de flujo permite detectar errores que ocurren antes de la falla total de la unidad interruptora (10) y mantener inicialmente la operación. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)
Description
DESCRIPCIÓN
Unidad de interruptor
La invención se refiere a una unidad de interruptor, en particular una unidad de interruptor con una posibilidad de identificar el estado de desgaste o una necesidad de mantenimiento.
Los interruptores y las unidades de interruptor para abrir y cerrar manualmente circuitos son conocidos en principio. Por ejemplo, el documento US 6,987,233 B2 da a conocer una unidad de interruptor para la instalación en cuadros de mando, en donde la unidad de interruptor incluye una carcasa con un botón de accionamiento y una lámpara de control, así como el interruptor eléctrico propiamente dicho. El interruptor presenta tres contactos y un elemento de cierre que conecta alternativamente uno de los tres contactos a uno u otro de los dos contactos restantes. La activación se realiza a través del botón de activación, que se mantiene de forma móvil en la carcasa. La carcasa del interruptor contiene al menos una ruta adicional conductora basada en polímeros rellenos con partículas metálicas o de carbono o intrínsecamente conductores. Esta ruta conductora adicional sirve para desviar descargas eléctricas.
Además, la patente estadounidense US 5.175.214 y también la patente europea EP 3007 196 A1 describen un elastómero eléctricamente conductor que cambia su conductividad bajo presión. El elastómero se puede utilizar para crear una ruta de interruptor sensible a la presión.
Los documentos US 6.469.267 y US 6.072.130 A constituyen más estado de la técnica. El documento US 6.639.159 B2 divulga un interruptor de contacto con dos elementos elastoméricos deformables dispuestos uno encima del otro abombados en forma de cúpula, que están dispuestos centralmente por encima de un contacto central. Cuando se presiona hacia abajo el elemento elastomérico exterior, primero se deforma y toca el elemento de cúpula situado debajo, cerrando así un primer circuito de conmutación. Al seguir presionando hacia abajo, los dos elementos se deforman manteniendo su contacto hasta tocar el contacto central, cerrando así un segundo circuito de conmutación. El documento US 2009/0321237 A1 también representa estado de la técnica previamente conocido, que también presenta dos circuitos de conmutación que se cierran sucesivamente. Un elemento de accionamiento presionable con revestimiento conductor se mantiene suspendido por encima de un contacto central de resorte a presión, que a su vez abarca un contacto fijo. Cuando el elemento de accionamiento se presiona hacia abajo, primero toca el elemento de resorte a presión y cierra así un primer circuito de conmutación. Cuando el elemento de accionamiento se presiona aún más hacia abajo, el resorte de presión se deforma y toca el contacto central, cerrando un segundo circuito.
Los interruptores pueden fallar repentina o gradualmente como resultado del desgaste, envejecimiento, corrosión, vandalismo o por otras razones, que pueden representar un riesgo para las personas o instalaciones.
El objetivo de la invención es proporcionar un concepto con el que se puedan reducir o eliminar los peligros para las personas y las instalaciones debido a la falla del interruptor.
Este objetivo se resuelve mediante una unidad de interruptor según la reivindicación 1:
La unidad de interruptor de acuerdo con la invención dispone de dos circuitos de interruptor y, por lo tanto, garantiza una mayor disponibilidad técnica en términos del principio de redundancia. Para ello, la unidad de interruptor de acuerdo con la invención comprende al menos dos equipos de contacto y un elemento de cierre configurado deformable y/o dispuesto de forma móvil para establecer y separar una conexión eléctrica entre dos equipos de contacto. El elemento de cierre consta de una estructura conductora de electricidad en forma de lámina delgada, por ejemplo, una chapa metálica delgada o una cúpula. Preferiblemente está configurado como un resorte de trinquete, por ejemplo al curvarse alrededor de dos ejes que están inclinados entre sí.
Además, está previsto un elemento de accionamiento eléctricamente conductor que está asociado al elemento de cierre. La unidad de interruptor proporciona así un primer circuito de interruptor que contiene el primer equipo de contacto, el segundo equipo de contacto y el elemento de cierre. En este circuito de interruptor, la corriente fluye longitudinalmente (transversalmente a la normal), es decir, de contacto a contacto a través del elemento de cierre. Además, la unidad de interruptor presenta un segundo circuito de interruptor que contiene el elemento de accionamiento, el elemento de cierre y uno de los dos equipos de contacto. En este circuito de interruptor, la corriente fluye a través del elemento de cierre, es decir, en la dirección de la normal a la superficie del elemento de cierre.
Los dos circuitos de interruptor, cuando se accionan y se desgastan muestran patrones de comportamiento característicos pero diferentes, de los cuales se pueden derivar declaraciones sobre una falla parcial existente y una falla total inminente de la unidad de interruptor. En particular, la unidad de interruptor puede realizar una monitorización automática. Para ello, puede presentar un circuito de monitorización correspondiente, por ejemplo en forma de microcontrolador interno o externo, que monitoriza los al menos dos circuitos de interruptor y evalúa su comportamiento mediante la adquisición de datos. Si se detecta un comportamiento irregular de la unidad de interruptor, esto puede señalizarse óptica, acústicamente o por transmisión remota a la persona que la acciona o
a una unidad de control remoto y así puede activarse un proceso de mantenimiento.
Adicionalmente a los dos circuitos de interruptor, puede estar previsto un circuito de prueba de interruptor que pasa por el primer equipo de contacto y el elemento de cierre. De esta forma, la integridad del elemento de cierre se puede controlar de forma fiable. El circuito de prueba del interruptor también puede contener dado el caso el segundo equipo de contacto.
Además, puede estar previsto un tercer circuito de interruptor que contiene el elemento de accionamiento, el elemento de cierre y el primer equipo de contacto. Este circuito responde con sensibilidad a los daños en el elemento de cierre antes de que la unidad de interruptor se vuelva completamente inutilizable.
Con los diversos circuitos mencionados, que utilizan varias combinaciones de los contactos o equipos de contacto del elemento de accionamiento y el elemento de cierre, es posible el mantenimiento predictivo, es decir, pronosticado, de la unidad de interruptor utilizando, por ejemplo, un dispositivo de evaluación en forma de un microcontrolador externo. Esto se cumple independientemente de si el elemento de accionamiento está en contacto constante con el elemento de cierre o solo entra en contacto con él cuando se acciona.
En formas de realización preferidas, al menos el elemento de cierre o el elemento de accionamiento presenta equipos de contacto que están conectados eléctricamente entre sí. La unidad de interruptor presenta así un total de al menos tres contactos, dos de los cuales están en constante conexión eléctrica con el elemento de cierre. Estos pueden ser los contactos de un mismo equipo de contacto o, en otra variante, también los contactos de los dos equipos de contacto diferentes, lo que da como resultado otras opciones de prueba con respecto a la integridad del elemento de cierre.
El elemento de accionamiento está diseñado, de acuerdo con la invención, para ser eléctricamente conductor, basado en polímeros llenos de partículas de metal o carbono o también polímeros conductores.
El uso de un plástico de este tipo con conductividad dependiente de la presión como elemento de accionamiento permite detectar la fuerza de accionamiento ejercida sobre la unidad de interruptor. Si las resistencias de contacto en el interruptor aumentan gradualmente, por ejemplo, como resultado de corrosión de contacto o signos de desgaste, los operadores accionan la unidad de interruptor con una fuerza de accionamiento mayor en promedio. Un equipo de evaluación perteneciente a la unidad de interruptor, por ejemplo en forma de un microcontrolador externo, puede detectar esto y luego, por ejemplo, proporcionar una señal de solicitud de mantenimiento cuando se acumulan los accionamientos del interruptor con mayor fuerza de accionamiento. Además, también existe la posibilidad de medir la fuerza o presión ejercida sobre el elemento de accionamiento mediante el cambio de resistencia del polímero y, por lo tanto, también registrar eventos como, por ejemplo, incidentes de vandalismo o mal funcionamiento.
La configuración del elemento de accionamiento basado en polímeros rellenos de partículas metálicas o de carbono o polímeros intrínsecamente conductores permite una estructura de interruptor particularmente simple. Además, la combinación con un elemento de cierre de metal y/o equipos de contacto de metal da como resultado una unidad de interruptor particularmente confiable debido a la resistencia a la corrosión del plástico. Si está previsto un plástico llenado ("compuesto") como plástico, este obtiene su conductividad de la incorporación de partículas conductoras, por ejemplo, compuestas de carbono o metal. Sin embargo, si es necesario, la matriz de plástico puede consistir en el mismo plástico que la otra carcasa del interruptor eléctricamente aislante. El punto de contacto mecánico y eléctrico entre el elemento de accionamiento y el elemento de cierre se puede optimizar tribológicamente y, entonces, solo está sujeto a un desgaste mecánico bajo.
Adicionalmente, a diferencia del uso de otros sensores como, por ejemplo, componentes piezoeléctricos, el elemento de accionamiento realizado eléctricamente conductor permite registrar el estado de la carcasa de la unidad de interruptor integrada en ella de una manera muy sencilla. Como resultado de la resistencia eléctrica cambiante cuando un componente de fuerza (presión) actúa sobre el polímero eléctricamente conductor, también puede realizarse indirectamente una declaración sobre la posición de la unidad de interruptor con respecto al botón de accionamiento. Si, por ejemplo, la carcasa se rompe, generalmente se puede suponer por regla general, que la posición de la placa de circuito con la unidad de interruptor cambiará. Como resultado, cuando la unidad de interruptor está intacta, las solicitudes de conmutación de un usuario no se detectan, solo esporádicamente o solo con una fuerza de accionamiento mayor. Por un lado, este estado puede aparecer gradualmente durante un período de tiempo más largo, lo que puede detectarse a través de una conductividad descendente del polímero como resultado de una distancia aumentada o modificada con respecto al botón de accionamiento. Por otro lado, también es concebible una rotura repentina de la carcasa del interruptor (por ejemplo, después de una acción de vandalismo). Para diagnosticar también este caso, el lado interno de la carcasa de la unidad de interruptor también puede estar diseñado de un polímero eléctricamente conductor. Debido a una corriente de prueba baja y no crítica relacionada con la seguridad, que fluye a través del interior de la carcasa a intervalos regulares a través del elemento de accionamiento y el botón de accionamiento sin representar un peligro para el usuario en el exterior, con ayuda de un equipo de evaluación en forma de un microcontrolador externo, si esta ruta de corriente se interrumpe, puede detectarse un daño en la carcasa del interruptor y activarse un proceso de mantenimiento. Por
lo tanto, los polímeros conductores de electricidad son especialmente adecuados preferentemente para aplicaciones multifuncionales y, a diferencia de los sensores piezoeléctricos, por ejemplo para la detección de vibraciones, requieren una lógica de evaluación mucho más simple.
Otros detalles de formas de realización ventajosas de la invención son objeto de reivindicaciones subordinadas así como del dibujo y la descripción asociada. Muestran:
la figura 1 una unidad de interruptor de acuerdo con la invención, en una vista esquemática en sección en el estado no accionado,
la figura 2 la unidad de interruptor según la figura 1, en estado accionado,
la figura 3 muestra la unidad de interruptor defectuosa según la figura 1, en estado inactivo y
la figura 4 la unidad de interruptor defectuosa según la figura 3, en estado accionado,
la figura 5 una forma de realización modificada de la unidad de interruptor de acuerdo con la invención, en estado no accionado,
la figura 6, la unidad de interruptor según la figura 5, en estado accionado,
la figura 7 la unidad de interruptor según la figura 1, en un estado defectuoso y
la figura 8 la unidad de interruptor según la figura 7, en estado accionado
las figuras 9 y 10 muestran otras unidades de interruptor que no forman ninguna forma de realización de la presente invención.
En la Figura 1, se ilustra esquemáticamente una unidad de interruptor 10. Esto incluye al menos una disposición de conmutación eléctrica y dado el caso, y si es necesario, un circuito de evaluación eléctrica para poder derivar señales de conmutación y dado el caso también señales de mantenimiento, señales de error o similares del contacto existente o ausente de la unidad de interruptor 10. La unidad de interruptor 10 presenta un primer equipo de contacto 11 y un segundo equipo de contacto 12, que están dispuestos en una carcasa 13 eléctricamente aislante, preferiblemente de plástico. La carcasa 13 puede facilitarse, por ejemplo, de un material termoplástico usando tecnología de moldeo por inyección. Esta también puede diseñarse de plásticos conductores en función de los requisitos y el diseño.
El primer equipo de contacto 11 incluye los contactos K1a y un segundo contacto K1b, que están dispuestos de forma estacionaria en la carcasa 13 separados entre sí y conectados eléctricamente entre sí. El segundo equipo de contacto 12 comprende al menos un contacto eléctrico K2, que está dispuesto de manera estacionaria entre los dos contactos K1a, K1b del primer equipo de contacto 11 y está aislado eléctricamente de estos. los contactos K1a, K1b, K2 están dispuestos preferiblemente en un plano común.
Un elemento de cierre 14, por ejemplo en forma de un elemento de contacto curvo metálico, se apoya con sus extremos en los contactos K1a, K1b y, en el estado de reposo, se encuentra a una distancia del contacto K2. El elemento de cierre 14 puede estar configurado como resorte de trinquete y, para este fin, puede estar curvado en dos direcciones. Sin embargo, esto no es obligatorio: el elemento de cierre 14 también puede estar configurado como una tira de metal simplemente curva o recta. En el último caso, el contacto central K2 puede estar a más profundidad que los otros dos contactos K1a, K1b. Además, el elemento de cierre 14 puede estar formado tanto de metal como de otro material eléctricamente conductor adecuado, por ejemplo, polímeros combinados con partículas de metal o carbono o polímeros intrínsecamente conductores, un material compuesto o similar. El elemento de cierre 14 abarca la distancia entre los contactos K1a y K1b, estando una zona central del elemento de cierre 14 a una distancia del contacto K2. En esta zona, el elemento de accionamiento 15 toca el elemento de cierre 14, de modo que, cuando se presiona, aprieta el elemento de cierre 14 contra el contacto K2.
La unidad de interruptor 10 también incluye un elemento de accionamiento 15 que está configurado eléctricamente conductor y está dispuesto de forma móvil en la carcasa 13. El elemento de accionamiento 15 está en contacto con el elemento de cierre 14 o puede ponerse en contacto con él. Además, el elemento de accionamiento 15 puede ser accesible para el accionamiento manual directo. Para ello, presenta una superficie de accionamiento 16 sobre la que se debe ejercer presión para el accionamiento. Para este propósito, la superficie de accionamiento 16 puede ser accesible manualmente o, como se prefiere, puede estar conectada directa o indirectamente a un botón de accionamiento, una placa de accionamiento u otros medios de accionamiento mecánicos.
El elemento de accionamiento 15 puede estar compuesto de un plástico conductor intrínsecamente. Sin embargo, se prefieren las formas de realización con un plástico compuesto que ha obtenido su conductividad eléctrica añadiendo partículas eléctricamente conductoras, tales como, por ejemplo, partículas de carbono, partículas metálicas o similares. La resistencia eléctrica específica se puede establecer a este respecto en aproximadamente 500 ohmios/cm, por ejemplo. El elemento de accionamiento 15 también puede presentar un revestimiento metálico y/o una o más incrustaciones metálicas para producir o aumentar la conductividad eléctrica. También está en conexión eléctrica con un tercer contacto K3. Para ello, un medio de contacto flexible que se origina en el contacto K3, como un cable, un cordón conductor o similar, puede incrustarse en el cuerpo de plástico del elemento de accionamiento 15 y conectarse al contacto K3. Alternativamente, el contacto K3 se puede conectar al contacto K3 a través de una banda de plástico conductora flexible o una membrana de plástico eléctricamente conductora. En una realización particularmente ventajosa, el elemento de accionamiento 15 para la conexión al contacto K3 puede
estar provisto de una o más pistas conductoras aplicadas, por ejemplo, en un procedimiento de fabricación aditiva, es decir, un proceso de impresión adecuado, por ejemplo el proceso de inyección de tinta en aerosol. En este procedimiento, la pista conductora está formada por un fluido conductor que se ha endurecido después de la aplicación, que se aplica como tinta conductora como un chorro de aerosol a la banda o membrana de plástico, que conecta el elemento de accionamiento 15 con la carcasa 13 y por consiguiente con el contacto K3.
Si el elemento de accionamiento 15 contiene una incrustación metálica, el contacto K3 se puede conectar a esta. La incrustación de metal también puede estar expuesta en un lado dirigido hacia el elemento de cierre 14. Alternativamente, la incrustación metálica puede terminar a una cierta distancia desde la superficie de contacto del elemento de accionamiento 15 hasta el elemento de cierre 14, de modo que se establece un contacto plástico/metal entre el elemento de accionamiento 15 y el elemento de cierre 14. Este presenta baja fricción y bajo desgaste. Además, en lugar de la incrustación de metal convencional (por ejemplo, de acero inoxidable recubierto de níquel), se puede usar preferiblemente nitinol como metal base, que por un lado genera una señal de conmutación al cambiar su estructura cristalina cuando se acciona y, por lo tanto, no requiere ningún otro punto de contacto. Además, este metal se caracteriza por una vida útil muy larga en comparación con las incrustaciones de metal convencionales y también permite una función como un elemento de detección.
La configuración de la unidad de interruptor 10 ilustrada en la figura 1 proporciona varios circuitos de interruptor: Un primer circuito de interruptor S1 está formado por el primer equipo de contacto 11, el segundo equipo de contacto 12 y el elemento de cierre 14.
Un segundo circuito de interruptor S2 está formado por el elemento de accionamiento 15, el elemento de cierre 14 y el segundo equipo de contacto 12.
Además, este segundo circuito de interruptor también puede comprender el tercer contacto K3.
La unidad de interruptor 10 descrita hasta ahora funciona de la siguiente manera:
En el estado inactivo, la unidad de interruptor 10 presenta el estado de conmutación según la figura 1, en el que ambos circuitos de interruptor S1, S2 están abiertos. Sin embargo, si el elemento de accionamiento 15 se presiona aplicando en su superficie de accionamiento 16 una fuerza de accionamiento contra la fuerza de un resorte no ilustrado en detalle y/o contra la fuerza de resorte del elemento de cierre 14, de modo que el elemento de cierre 14 toque el segundo equipo de contacto 12, es decir, el contacto K2, ambos cierran tanto el primer circuito de interruptor S1 como el segundo circuito de interruptor S2. Si el elemento de accionamiento 15 presenta una impedancia baja permanente, la unidad de evaluación, que no se ilustra con más detalle, detecta la conmutación de ambos circuitos de interruptor S1 y S2, cuando la fuerza de accionamiento es normal y se evalúa como una señal de conmutación.
Como se ilustra en un escenario de error en las Figuras 3 y 4, puede haber un error que no permita un contacto adecuado en el primer circuito de interruptor S1 cuando se acciona la unidad de interruptor 10. Un fallo de este tipo puede ser, por ejemplo, una rotura del elemento de cierre 14, un desgaste u oxidación de los contactos K1a, K1 b y/o K2 o un fallo similar. En este caso, cuando se acciona el elemento de accionamiento 15, el primer circuito de interruptor S1 permanece abierto (véanse la figura 3 y la figura 4). En cambio, en el segundo circuito de interruptor S2, al menos cuando todavía puede establecerse un determinado contacto eléctrico con el segundo contacto K1, se registra un contacto, es decir, se cierra el segundo circuito de interruptor S2. El segundo circuito de interruptor S2 conduce la corriente de interruptor como corriente cruzada a través del elemento de cierre 14, mientras que el primer circuito de interruptor S1 conduce la corriente de conmutador como una corriente longitudinal a través del mismo.
Dado que el elemento de accionamiento 15 está compuesto de plástico conductor y, por lo tanto, por naturaleza presenta una impedancia algo más alta que una pieza metálica, las resistencias de transición en el contacto K2 desempeñan un papel subordinado para el segundo circuito de interruptor. El equipo de evaluación conectado al segundo circuito de interruptor S2 puede, por ejemplo, informar de contacto cuando la resistencia eléctrica en este circuito de interruptor cae de un valor en el rango de megaohmios o superior a una resistencia en el rango de kiloohmios. Esto permite que se generen señales de interruptor incluso cuando el interruptor está desgastado. Sin embargo, la unidad de evaluación puede generar una señal de advertencia, una señal de solicitud de mantenimiento o similar a partir del hecho de que el primer circuito de interruptor S1 ya no se cierra y la señal parte únicamente del segundo circuito de interruptor S2.
La unidad de interruptor 10 según las figuras 1 a 4 ofrece otras posibilidades. Por ejemplo, en todas las formas de realización descritas anteriormente y a continuación, el elemento de accionamiento 15 puede estar fuera de contacto con el elemento de cierre 14 en el estado de reposo y solo entrar en contacto con este último cuando se acciona. Esto no cambia la función especificada.
Surgen más posibilidades, por ejemplo, al evaluar una ruta de corriente alternativa para el primer circuito de interruptor, que se indica con S1 'en las figuras 1 a 4. Este circuito de interruptor existe entre los contactos K1b y K2 y es equivalente al circuito de interruptor S1, que se forma entre el contacto K1a y el contacto K2.
Además, en la evaluación y monitorización se puede incluir un tercer circuito de interruptor S3, que se forma entre el elemento de accionamiento 15, el elemento de cierre 14 y el primer equipo de contacto 11. Este circuito eléctrico siempre está cerrado cuando el interruptor está intacto. Sin embargo, se abre tan pronto como se interrumpe la conexión eléctrica entre el elemento de cierre 14 y el equipo de contacto 11 o entre el elemento de accionamiento 15 y el elemento de cierre. Las causas pueden ser la rotura del elemento de cierre 14 u otras causas de errores de otra índole.
En general, resulta el siguiente comportamiento de conmutación de la unidad de interruptor 10:
"0" representa un interruptor abierto y "1" un interruptor cerrado. De acuerdo con la tabla, el interruptor S2 del segundo circuito de interruptor puede generar también una señal de conmutación válida incluso si el elemento de cierre 14 está defectuoso. El circuito de evaluación puede derivar una señal de defecto a partir del comportamiento del primer circuito de interruptor S1 que varía con la presencia de un defecto. Para aumentar la seguridad, también se puede evaluar el comportamiento del tercer circuito de interruptor S3, que indica tanto un defecto de interruptor inminente o existente tanto en el estado accionado como no accionado.
En las figuras 5 a 8 se puede encontrar otra forma de realización modificada de la invención, para la descripción anterior con las excepciones que se describen a continuación, se aplica lo siguiente en consecuencia:
A diferencia de la forma de realización descrita anteriormente, el contacto K2 del segundo equipo de contacto no está dispuesto en este caso entre los contactos K1a, K1b del primer equipo de contacto. Más bien, el primer equipo de contacto 11 comprende únicamente un contacto K1, mientras que el segundo equipo de contacto 12 comprende dos contactos K2a, K2b. El contacto K2a está dispuesto a este respecto en el centro entre los contactos K1 y K2b aproximadamente en el centro debajo del elemento de accionamiento 15. El elemento de cierre 14 conecta los contactos K1 y K2b entre sí y abarca el contacto K2a a una distancia de éste. Accionando el elemento de accionamiento 15, el elemento de cierre 14 puede presionarse contra el contacto K2a y contactarlo eléctricamente.
El primer circuito de interruptor S1 está configurado entre los contactos K1 y K2a. El segundo circuito S2 está configurado entre el elemento de accionamiento 15 y el contacto K2a, en donde conduce a través del elemento de cierre 14. Como en la forma de realización según las figuras 1 a 4, también en este caso el segundo circuito de interruptor S2 conduce la corriente de interruptor como corriente cruzada a través del elemento de cierre 14, mientras que el primer circuito de interruptor S1 conduce la corriente de interruptor como una corriente longitudinal a través del mismo. Esta propiedad es común a todas las formas de realización de acuerdo con la invención.
Opcionalmente puede estar previsto un tercer circuito de interruptor S3, que conduce desde el elemento de accionamiento 15 a través del elemento de cierre 14 hasta el primer contacto K1. Además, puede estar previsto un circuito de prueba que conduce desde el primer contacto K1 a través del elemento de cierre 14 hasta el segundo contacto K2b del segundo equipo de contacto 12.
Cuando la unidad de interruptor 10 intacta está en el estado de reposo, los interruptores S1 y S2 están abiertos, estando cerrados el circuito de prueba ST y el tercer circuito de interruptor S3. Cuando se acciona la unidad de interruptor 10 (figura 6), se cierran los circuitos de interruptor S1 y S2 primero y segundo. El circuito de prueba ST y el tercer circuito de interruptor S3 permanecen cerrados.
En caso de defecto, el primer circuito de interruptor S1 ya no se cierra, por ejemplo, como resultado de una rotura en el elemento de cierre 14. No obstante, el segundo circuito de interruptor S2 sigue funcionando correctamente. Sin embargo, el circuito de prueba ST y el tercer circuito de interruptor S3 están abiertos tanto en el estado accionado como en el no accionado. De este modo se puede identificar de forma fiable la presencia de los errores. En general, se obtienen el siguiente comportamiento de conmutación:
A su vez, " 0" representa un interruptor abierto y "1" un interruptor cerrado. Como puede verse en la tabla, el interruptor S2 del segundo circuito de conmutación puede generar también una señal de conmutación válida incluso si el elemento de cierre 14 está defectuoso. El circuito de evaluación puede derivar una señal de defecto a partir del comportamiento del primer circuito de interruptor S1 que varía con la presencia de un defecto. Para aumentar la seguridad, también se puede evaluar el comportamiento del tercer circuito de interruptor S3 y/o del circuito de prueba ST, que indica tanto un defecto de interruptor inminente o existente tanto en el estado accionado como en el no accionado.
La unidad de interruptor de acuerdo con la invención puede estar prevista, por ejemplo, como un interruptor sensible a la presión con polímeros compuestos de partículas metálicas o de carbono o intrínsecamente conductores para su uso en un panel de control de ascensor. Si la conductividad del elemento de accionamiento 15 depende de la presión ejercida, se puede realizar un mantenimiento predictivo a través de la m monitorización de la resistencia que se establece en el segundo circuito de interruptor. Si la resistencia del segundo circuito de interruptor S2 disminuye con el tiempo, por ejemplo como resultado de las fuerzas operativas crecientes requeridas, una unidad de evaluación conectada puede detectar esto y continuar generando inicialmente las señales de conmutación correctas, pero al mismo tiempo una señal para el operador o una memoria de averías solicitando mantenimiento o servicio o enviar un centro de control de monitorización. De este modo puede crearse de forma sencilla una unidad de interruptor con detección de fuerza de accionamiento, cuya unidad de evaluación detecta la fuerza de accionamiento necesaria y, comparándola con un valor umbral, decide si la unidad de interruptor ha alcanzado un límite de desgaste y/o se requiere mantenimiento.
La unidad de interruptor de acuerdo con la invención utiliza un conmutador con un elemento 14 de cierre configurado deformable o montado de forma móvil, que está configurado a partir de un material curvado una vez o varias veces, con forma plana y eléctricamente conductor. Es parte tanto de un primer circuito de interruptor S1 como parte de un segundo circuito de interruptor S2. En el primer circuito de interruptor S1 se alimenta con corriente longitudinalmente, es decir, dentro de su superficie. Dentro del segundo circuito S2 se alimenta con corriente transversalmente, es decir, perpendicular a su superficie. Como resultado de la integración en diferentes circuitos de interruptor S1, S2 y diferentes direcciones de flujo, es posible detectar errores que ocurren antes del fallo total de la unidad de interruptor 10 y mantener inicialmente el funcionamiento. Además, el elemento de cierre 14 se mueve por un elemento de accionamiento 15 eléctricamente conductor de plástico, lo que representa un efecto reductor del desgaste y ofrece otras opciones de diseño, en particular con respecto a la detección de la fuerza de accionamiento.
i n r f r n i
Claims (12)
1. Unidad de interruptor (10)
con al menos un primer equipo de contacto (11), con al menos un segundo equipo de contacto (12), con un elemento de cierre (14) montado de forma móvil y/o configurado deformable para establecer y separar una conexión eléctrica entre el primer equipo de contacto (11) y el segundo equipo de contacto (12),
con un elemento de accionamiento (15) eléctricamente conductor que está asociado al elemento de cierre (14), con un primer circuito de interruptor (S1) que incluye el primer equipo de contacto (11), el segundo equipo de contacto (12) y el elemento de cierre (14),
con un segundo circuito de interruptor (S2) que incluye el elemento de accionamiento (15), el elemento de cierre (14) y el segundo equipo de contacto (12),
en donde el elemento de accionamiento conductor (15) es un elemento de plástico y
caracterizada por que el elemento de plástico se compone de un plástico que presenta una conductividad dependiente de la presión.
2. Unidad de interruptor según una la reivindicación 1,
caracterizada por que está previsto un circuito de prueba de interruptor (ST) que incluye el primer equipo de contacto (11) y el elemento de cierre (14) y por que el circuito de prueba de interruptor (ST) también incluye además el segundo equipo de contacto (12).
3. Unidad de interruptor según la reivindicación 1, caracterizada por que está previsto un tercer circuito de interruptor (S3) que incluye el elemento de accionamiento (15), el elemento de cierre (14) y el primer equipo de contacto (11).
4. Unidad de interruptor según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que el primer equipo de contacto (11) comprende dos contactos (K1a, K1b) que están conectados eléctricamente entre sí.
5. Unidad de interruptor según la reivindicación 4, caracterizada por que el segundo equipo de contacto (12) presenta un contacto (K2) que está dispuesto entre los contactos (K1a, K1b) del primer equipo de contacto (11), en donde el elemento de cierre (12) está en conexión eléctrica constante con los dos contactos (K1a, K1b) del primer equipo de contacto (11).
6. Unidad de interruptor según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que el segundo equipo de contacto (12) comprende dos contactos (K2a, K2b) que no están conectados eléctricamente entre sí.
7. Unidad de interruptor según la reivindicación 6, caracterizada por que el primer equipo de contacto (11) presenta un contacto (K1) que está en conexión eléctrica constante con el elemento de cierre (14), y por que el segundo equipo de contacto (12) presenta dos contactos (K2a, K2b), de los cuales (K2b ) uno está en constante conexión eléctrica con el elemento de cierre (14) y el otro (K2a) está dispuesto entre este contacto (K2b) y el contacto (K1) del primer equipo de contacto (11).
8. Unidad de interruptor según la reivindicación 1, caracterizada por que el elemento de plástico se compone de un plástico que es extrínsecamente conductor.
9. Unidad de interruptor según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que el elemento de accionamiento (15) presenta una incrustación de metal, que por ejemplo puede ser de acero inoxidable o nitinol.
10. Unidad de interruptor según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que presenta una carcasa (13) de plástico, que se compone de plástico eléctricamente aislante.
11. Unidad de interruptor según la reivindicación 10, caracterizada por que la carcasa, en la que está integrada la unidad de interruptor (10), se compone al menos en el interior de un polímero eléctricamente conductor, que presenta una conexión eléctricamente conductora a través de un establecimiento de contacto con el elemento de accionamiento (15) y que también a través de un contacto adicional puede conectarse con una unidad de evaluación externa.
12. Unidad de interruptor según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que el elemento de accionamiento (15) está previsto para establecer un contacto con una pista conductora aplicada en un procedimiento de fabricación aditiva.
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