ES3036678T3 - External connector and sensor unit for welding equipment and method of powering the unit - Google Patents

Abstract

Una unidad de conector y sensor para un aparato de soldadura, que incluye un primer puerto configurado para conectarse a un primer cable de soldadura del aparato de soldadura, un segundo puerto configurado para conectarse a un segundo cable de soldadura del aparato de soldadura, un circuito sensor de corriente configurado para detectar una corriente suministrada por el primer cable de soldadura y el segundo cable de soldadura, y para emitir una señal de detección de corriente correspondiente, un circuito sensor de voltaje configurado para detectar un voltaje entre el primer cable de soldadura y el segundo cable de soldadura, y para emitir una señal de detección de voltaje correspondiente, y un circuito de suministro de energía configurado para generar un voltaje predeterminado para al menos el circuito sensor de corriente, en donde el circuito de suministro de energía recibe energía del primer cable de soldadura y del segundo cable de soldadura a través de al menos un inductor. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Unidad externa de conector y sensor para equipo de soldadura y método de para alimentar la unidadCampo técnico

La invención se refiere a una unidad multifunción o de combinación de conector y sensor, a métodos para alimentar la unidad de conector y sensor a partir de tensiones de soldadura, y a parámetros de comunicación detectados por los mismos a una unidad de comunicaciones.

Antecedentes

Una fuente de alimentación es una parte básica de un aparato de soldadura porque está configurado para alimentar el arco eléctrico necesario que es crítico para la soldadura. Dependiendo del método de soldadura eléctrica, la fuente de alimentación puede suministrar energía eléctrica según diferentes parámetros. Una tensión de salida de una fuente de alimentación de soldadura se establece a niveles definidos por las necesidades del método de soldadura seleccionado, los requisitos de seguridad y la eficacia del aparato. Por regla general, una tensión máxima emitida por la fuente de alimentación es demasiado baja para provocar una descarga eléctrica desde un electrodo de trabajo a una pieza de trabajo a distancias de funcionamiento habituales. Por lo tanto, el inicio de la operación de soldadura puede comenzar de una manera por "contacto". Es decir, la soldadura se inicia tras el contacto directo de un electrodo de trabajo y la pieza de trabajo. Después de una activación de la fuente de alimentación, cuando una corriente determinada fluye fuera de la fuente de alimentación, se enciende un arco entre el electrodo y la pieza de trabajo. Alternativamente al método de contacto, la soldadura puede comenzar sin contacto entre el electrodo y la pieza de trabajo. En este caso alternativo, el aparato de soldadura comprende un dispositivo auxiliar, que, durante un breve tiempo, suministra una tensión aumentada de alta frecuencia suficiente para provocar una descarga eléctrica entre el electrodo y la pieza de trabajo y, por lo tanto, iniciar el arco eléctrico y el proceso de soldadura.

En vista de los diferentes estados posibles del proceso de soldadura, a menudo es deseable monitorizar y seguir diversos parámetros tales como tensión, corriente y/o cualquier número de otros parámetros de soldadura o asociados.

El documento US2014/001169A1 (base para el preámbulo de las reivindicaciones 1 y 11) describe sistemas y métodos de comunicación entre una fuente de alimentación de soldadura y un alimentador de alambre de soldadura para mejorar el funcionamiento de un sistema de soldadura.

Breve compendio

Según un primer aspecto de la presente invención, se proporciona una unidad de conector y sensor para un aparato de soldadura como se expone en la reivindicación 1.

Según un segundo aspecto de la presente invención, se proporciona un método como se expone en la reivindicación 11.

Breve descripción de los dibujos

La FIG. 1A representa un diagrama de bloques de una disposición para un aparato de soldadura, que incluye una unidad de conector y sensor, y una conexión de bucle de retorno, según una realización ejemplar.

La FIG. 1B representa un diagrama de bloques de una disposición para un aparato de soldadura, que incluye una unidad de conector y sensor, sin una conexión de bucle de retorno, según una realización ejemplar. La FIG. 2A representa un dibujo en perspectiva de una unidad de conector y sensor según una realización ejemplar.

La FIG. 2B representa un dibujo en perspectiva de una unidad de conector y sensor a través de la cual pasan los cables de soldadura según una realización ejemplar.

La FIG. 3 representa una disposición más detallada para un aparato de soldadura que incluye una unidad de conector y sensor según una realización ejemplar.

La FIG.4 representa un diagrama de bloques de circuitos que pueden ser desplegados en la unidad de conector y sensor según una realización ejemplar.

La FIG. 5 representa un diagrama de flujo de una pluralidad de operaciones que pueden ser realizadas por la unidad de conector y sensor según una realización ejemplar.

Descripción detallada

La FIG. 1 representa un diagrama de bloques de una disposición para un aparato de soldadura, que incluye una unidad 200 de conector y sensor, y una conexión de bucle de retorno, según una realización ejemplar. Como se muestra en la figura, la fuente 105 de alimentación de red suministra energía eléctrica a la fuente 110 de alimentación de soldadura. La fuente 110 de alimentación de soldadura también puede denominarse en la presente memoria "fuente de alimentación" 110 de soldadura. La fuente 110 de alimentación proporciona conexiones para dos cables o conductores 111 y 112, que proporcionan respectivamente tensiones de soldadura positiva y negativa. Estos cables también pueden denominarse en la presente memoria como "primer" y "segundo" cables de soldadura, y el "primer" cable de soldadura puede ser el cable de tensión de soldadura positiva o el cable de tensión de soldadura negativa, y el "segundo" cable de soldadura sería entonces el otro del cable de soldadura de tensión positiva o negativa. Para facilitar la descripción, se emplea en la presente memoria la terminología de cable o conductor de tensión "positiva" y "negativa", pero los expertos en la técnica apreciarán que dicha terminología no debe considerarse que limita el alcance de la invención. Por ejemplo, los respectivos cables de soldadura pueden suministrar energía de soldadura de CA y, como tal, las designaciones "positiva" y "negativa" pueden no tener ninguna relevancia particular. El cable 111 de tensión positiva puede estar conectado a un soplete 115 de soldadura. El cable 112 de tensión negativa puede conectarse a una pieza 117 de trabajo mediante una unidad 200 de conector y sensor, que, a un nivel alto, proporciona funciones de detección de alimentación de energía seleccionadas y conectividad a una unidad 300 de comunicaciones, mediante el cable 205, que permite la comunicación inalámbrica con, por ejemplo, un dispositivo móvil 120 y/o un servidor 150 remoto o en la nube. En la realización de la FIG. 1A, la conexión 350 de bucle de retorno (analizada más adelante en la presente memoria) proporciona una señal de tensión positiva a la unidad 200 de conector y sensor de manera que el cable 111 de tensión positiva no necesita pasar él mismo a través de la unidad 200 de conector y sensor.

En una realización alternativa, como se muestra en la FIG. 1B, la conexión 350 de bucle de retorno se elimina, y el cable de tensión positiva atraviesa la unidad 200B de conector y sensor.

La unidad 200 de conector y sensor deriva la energía de los conductores positivo y negativo 111, 112 de la fuente 110 de alimentación de soldadura. Es decir, una función de la unidad 200 de conector y sensor es proporcionar una alimentación constante, por ejemplo, de 5 voltios de CC, de energía a los circuitos de energía dentro de la unidad 200 de conector y sensor, y alimentar, al menos, circuitos dentro de la unidad 300 de comunicaciones de modo que, conjuntamente, la unidad 200 de conector y sensor y la unidad 300 de comunicaciones puedan realizar funciones de medición, cálculo, almacenamiento, compilación y/o comunicación. Sin embargo, un problema con la obtención de energía procedente de los cables 111, 112 de soldadura es que una tensión entre esos cables puede ser del orden de 5-120 voltios y también podría haber, periódicamente, señales de alta frecuencia (HF) y alta tensión (HV) que se usan para la ignición del arco. Al extraer energía procedente de los cables 111, 112 de soldadura, es importante no interrumpir o distorsionar de otro modo las señales de tensión en los cables 111, 112 de soldadura ya que tal distorsión puede impactar perjudicialmente en la capacidad del aparato de soldadura para lograr la funcionalidad de soldadura deseada (por ejemplo, ignición de arco).

Como se explicará además más adelante, la unidad 200 de conector y sensor está conectada a cables 111, 112 de soldadura mediante inductores (que funcionan como bobinas de RF) para garantizar que, por ejemplo, podría haber presentes señales de alta tensión de HF en los conductores 111, 112, y que están destinadas a ser aplicadas en el sitio de trabajo del soplete, no se ven impactadas problemáticamente.

La unidad 200 de conector y sensor detecta o monitoriza varios parámetros con respecto al estado de la fuente 110 de alimentación de soldadura (así como otros parámetros posibles) y, a través del enlace 205, pasa señales indicativas de los estados detectados a la unidad 300 de comunicaciones. Las señales pueden proporcionarse en forma analógica o digital y/o empaquetada. La unidad 300 de comunicaciones puede entonces (digitalizar/empaquetar y) compartir esa información con aplicaciones que se ejecutan en el dispositivo móvil 120 y/o el servidor 150 en la nube. La unidad 300 de comunicaciones puede comunicar con el dispositivo móvil 120 y/o el servidor 150 en la nube a través de protocolos de comunicación inalámbrica de corto alcance bien conocidos tales como Bluetooth™ o fidelidad inalámbrica (WiFi), o estándares de comunicación celular bien conocidos.

En una realización, la unidad 200 de conector y sensor está provista de una dirección de Protocolo de Internet (IP) que está asociada con el servidor 150 en la nube. La dirección IP puede ser suministrada por un usuario, mediante, por ejemplo, el dispositivo móvil 120, a la unidad 300 de comunicaciones. Los datos recogidos por la unidad 200 de conector y sensor y suministrados a la unidad 300 de comunicaciones pueden transmitirse entonces al servidor 150 en la nube, a través de una conexión a Internet, para almacenamiento y análisis. La cantidad de datos almacenados con respecto a cada soldadura puede depender de cuánta información es introducida por un usuario, y de varios sensores unidos a, o que están previstos dentro de, la unidad 200 de conector y sensor. Un tiempo de soldadura también puede influir en la cantidad de datos creados y almacenados. En una implementación, después de cada soldadura (o durante una operación de soldadura dada), los valores medidos (por ejemplo, uno o más valores por segundo) junto con la información introducida proporcionada antes de la soldadura (por ejemplo, introducida mediante el dispositivo móvil 120) se envían automáticamente al servidor 150 en la nube.

En una realización, cada unidad 200 de conector y sensor tiene un número de identificación y/o número de serie únicos (que se selecciona, por ejemplo, en la fabricación). Esa información de identificación puede enviarse junto con cualquier dato para garantizar que los datos asociados con una máquina de soldadura o usuario dado se mantengan juntos. Una aplicación en el dispositivo móvil 120 puede configurarse para recibir todavía otra información introducida por el usuario que puede agruparse junto con datos medidos para cada soldadura y almacenarse en el servidor 150 en la nube. Ejemplos de dicha otra información incluyen equipo de soldadura, fuente de alimentación, tipo de alimentador de alambre, soldador, objeto de trabajo o pieza de trabajo, tipo de unión soldada y costura soldada en una unión soldada de múltiples costuras, entre otra información posible. El servidor 150 en la nube puede responder de nuevo al dispositivo móvil directamente, o a través de la unidad 300 de comunicaciones, con, por ejemplo, puntas de trabajo, u otra realimentación con respecto a soldadura, mantenimiento, etc.

La FIG. 2A representa un dibujo en perspectiva de la unidad 200 de conector y sensor según una realización ejemplar. En la FIG. 2A, la unidad 200 de conector y sensor puede comprender un recinto 201 de metal o plástico duro que está configurado para resistir el manejo típico del entorno de taller de soldadura. La unidad 200 de conector y sensor incluye varios puertos a través de los cuales, y desde los cuales, pueden pasar señales eléctricas (analógicas o digitales). También se puede hacer referencia a la FIG. 3, que representa una disposición más detallada para un aparato de soldadura según una realización ejemplar que incluye una unidad 200 de conector y sensor.

En la realización representada de la FIG. 2A, que no debe interpretarse como limitante, hacia el lado superior izquierdo de la figura hay dos puertos (no visibles en la FIG. 2A, pero visibles en la FIG. 3). Un puerto recibe la tensión de soldadura de la fuente de alimentación positiva procedente de la fuente 110 de alimentación a través de la conexión 350 de bucle de retorno, y el otro puerto está dispuesto con un acoplador para emitir la tensión 112 de alimentación negativa que se ha de conectar a una pieza de trabajo.

Los puertos visibles en la FIG. 2A hacia el lado derecho del dibujo incluyen un puerto para recibir la tensión 112 de soldadura de suministro negativa desde la fuente 110 de alimentación, un puerto 220 para recibir una señal de codificación de alimentador de alambre, y un puerto 230 para emitir varias señales a la unidad 300 de comunicaciones. El puerto 230 puede ser un puerto de múltiples patillas para acomodar múltiples señales diferentes y una fuente de alimentación.

La FIG. 2B representa un dibujo en perspectiva de una unidad 200B de conector y sensor a través de la cual pasan los cables 111, 112 de soldadura según una realización ejemplar. La FIG. 2B es consistente con la FIG.

1B donde se elimina la conexión 350 de bucle de retorno.

La descripción dada a continuación se centra principalmente en las realizaciones representadas en las FIGs.

1A y 2A, es decir, las realizaciones que incluyen la conexión 350 de bucle de retorno. Sin embargo, los expertos en la técnica apreciarán que las características descritas a continuación en la presente memoria pueden ser igualmente aplicables a las realizaciones representadas en las FIGs. 1B y 2B.

Como se ha indicado, la FIG. 3 representa una disposición más detallada para un aparato de soldadura según una realización ejemplar. La FIG. 3 muestra, prácticamente, cómo la unidad 200 de conector y sensor está conectada a la fuente 110 de alimentación y a la unidad 300 de comunicaciones. Se observa que la FIG. 3 representa una disposición para un proceso de soldadura MIG (gas inerte metálico), pero las realizaciones descritas en la presente memoria también son aplicables a otros procesos de soldadura, incluyendo, pero sin limitarse a, soldadura TIG (gas inerte de tungsteno), y procesos de soldadura con varilla. Como se muestra, la unidad 200 de conector y sensor está configurada para recibir el cable 112 de tensión negativa de la fuente 110 de alimentación y dejar pasar la señal de tensión negativa a un puerto de salida. Como se ve en la FIG. 4, según una posible implementación, se usa el cable 112 de tensión negativa para detectar la cantidad de corriente que se extrae o suministra por la fuente 110 de alimentación. La unidad 200 de conector y sensor también recibe la tensión positiva de la fuente 110 de alimentación a través de un cable 350 de bucle de retorno conectado al cable 111 de tensión positiva. En la realización en la que el cable 111 de tensión adicional atraviesa la unidad 200B de conector y sensor, el cable 111 de tensión positiva podría usarse alternativamente para detectar la cantidad de corriente que se extrae o suministra por la fuente 110 de alimentación.

En la FIG.3 se muestra también un alimentador 355 de alambre. Según una realización, se prevé un codificador 365 de alimentador de alambre separado y a través del cual se hace pasar el alambre de soldadura para monitorizar, por ejemplo, la velocidad del alambre o la cantidad de alambre usada. En la realización mostrada en la FIG. 3, el cable 360 suministra una señal de codificador de alimentador de alambre procedente del codificador 365 de alimentador de alambre al puerto 220 de señal de codificación de alimentador de alambre de la unidad 200 de conector y sensor. El cable 360 también puede suministrar energía al codificador 365 de alimentador de alambre que se genera dentro de la unidad 200 de conector y sensor.

Finalmente, el cable 205 se utiliza para conectar el puerto 230 de salida sobre la unidad 200 de conector y sensor y la unidad 300 de comunicaciones. El cable 205 se usa para transportar señales indicativas de uno o más estados de parámetros relacionados con la fuente 110 de alimentación, entre otras posibles señales, y para proporcionar energía a la unidad 300 de comunicaciones. En una realización, la unidad 300 de comunicaciones está montada en la fuente 110 de alimentación mediante imanes, cinta de ganchos y bucles o una correa. Dado que la unidad 300 de comunicaciones incluye un transmisor/receptor de radio, es ventajoso colocar la unidad 300 de comunicaciones lo más alta posible. En una realización, la unidad 300 de comunicaciones incluye una batería recargable o condensador de carga (no mostrado), que se recarga mediante la energía suministrada por la unidad 200 de conector y sensor. Tal batería o condensador de carga (dispositivo de almacenamiento de energía) permite que la unidad 300 de comunicaciones opere, al menos durante un período de tiempo, incluso cuando no se suministra energía desde la fuente 110 de alimentación.

También se muestra en la FIG. 3 una botella 320 de gas que alimenta gas apropiado al soplete 115 y alambre 310 que está siendo alimentado desde el alimentador 355 de alambre. En la FIG. 3 también se muestran el dispositivo móvil 120 y el servidor 150 en la nube. En una realización, la unidad 300 de comunicaciones comunica la información recibida desde la unidad 200 de conector y sensor al dispositivo móvil 120 mediante, por ejemplo, Bluetooth, y/o al servidor 150 en la nube mediante WiFi (o protocolos de telefonía móvil).

La FIG.4 representa un diagrama de bloques de circuitos que pueden desplegarse en la unidad 200 de conector y sensor según una realización ejemplar. Como se muestra, la unidad 200 de conector y sensor incluye tres entradas y dos salidas, en la realización ejemplar. Las entradas incluyen puertos para las tensiones de soldadura positiva y negativa a través del cable 112 y del bucle 350 de retorno, y la señal del codificador del alimentador de alambre a través del cable 360 y del puerto 220. Las salidas incluyen la tensión 112 de soldadura negativa y una pluralidad de señales disponibles en el puerto 230. Los expertos en la técnica apreciarán que se pueden prever más o menos puertos en la unidad 200 de conector y sensor. Además, por simplicidad, solo se muestra un cable de señal que es emitida para cada uno de los diversos componentes 410, 412, 414, 416 descritos a continuación, pero los expertos en la técnica apreciarán que cada salida también podría incluir una señal de tierra correspondiente, o podría incluir todavía otros cables/señales asociados.

Los circuitos que generan la pluralidad de señales disponibles en el puerto 230 se describen a continuación. Se proporciona un circuito 410 de sensor de corriente para detectar una cantidad de corriente que fluye a través de los cables 111, 112 de soldadura usando un sensor 411 de corriente que rodea, por ejemplo, el cable 112 de tensión de soldadura negativa (o, posiblemente, el cable 111 de tensión de soldadura positiva en la realización de conexión sin bucle de retorno). Una señal procedente del sensor 411 de corriente se suministra a los circuitos 410 de sensor de corriente que emiten una señal 450 de detección de corriente correspondiente, que puede ser una señal de tensión indicativa de la cantidad de corriente que circula en el cable 112.

Los circuitos 412 de acondicionamiento de señal de codificador de alimentador de alambre reciben la señal de codificador de alimentador de alambre y aplican normalización apropiada, o acondicionamiento de tensión, y emiten una señal 452 de codificador de alimentador de alambre acondicionada correspondiente. Los circuitos 412 de acondicionamiento de señal del codificador alimentador de alambre pueden incluir, por ejemplo, circuitos de aislamiento óptico para aislar la entrada y salida de la misma.

Los circuitos 414 de detección de tensión detectan la tensión entre los cables 111, 112 de soldadura positiva y negativa y emiten una señal 454 de detección de tensión correspondiente.

Los circuitos 416 de alimentación de energía reciben energía procedente de las tensiones 111 (350), 112 de soldadura positiva y negativa y la convierte, por ejemplo, en una tensión de CC de 5 voltios. Esa tensión de CC se usa dentro de la unidad 200 de conector y sensor (es decir, la tensión proporciona energía, por ejemplo, a los circuitos 410 de sensor de corriente, a los circuitos 412 de acondicionamiento de señal de codificador de alimentador de alambre y/o a los circuitos 414 de detección de tensión) y también se emite como tensión 456 de fuente de alimentación que se suministra a la unidad 300 de comunicaciones de modo que la unidad 300 de comunicaciones tenga la energía necesaria para operar. La tensión 456 de fuente de alimentación también puede suministrarse al cable 360 para energizar el codificador 365 de alimentador de alambre. Generando y suministrando energía a partir de las tensiones de soldadura, la energía está disponible dentro de la unidad 200 de conector y sensor y puede estar disponible para el codificador 365 de alimentador de alambre y la unidad 300 de comunicaciones para recargar una batería en su interior.

En una realización, las señales 450, 452, 454 y la fuente 456 de tensión se proporcionan directamente a la unidad 300 de comunicaciones, sin procesamiento adicional, por ejemplo, en un formato analógico.

En otra realización, el procesador 401 y la memoria 402 también pueden proporcionarse y usarse para, por ejemplo, generar y/o procesar, por ejemplo, la señal 450, 452 y/o 454 antes de transmitir la misma a la unidad 300 de comunicaciones. Más específicamente, la memoria 402 puede usarse para almacenar instrucciones lógicas (por ejemplo, software o firmware) que, cuando son ejecutadas por el procesador 401, permiten que se configure u opere cualquiera de los circuitos mostrados en la unidad 200 de conector y sensor. El software o firmware (o circuitos de hardware adecuados) también se puede usar para convertir de analógico a digital, agrupar y/o empaquetar una o más de las diversas señales, generadas por la unidad 200 de conector y sensor, con, por ejemplo, información de identificación de la unidad 200 de conector y sensor. Los grupos resultantes de datos o paquetes pueden entonces pasar a la unidad 300 de comunicaciones a través del puerto 230. En una realización, la unidad 200 de conector y sensor puede incluir una interfaz de usuario, por ejemplo, un dispositivo de visualización (no mostrado), y el procesador 401 y la memoria 402 pueden ejecutar/almacenar instrucciones que permiten que la interfaz de usuario proporcione información a un usuario, por ejemplo, valores de tensión, corriente y/o parámetros de alimentador de alambre. En las realizaciones representadas ahora se muestra tal interfaz de usuario. En general, la unidad 200 de conector y sensor puede no realizar ningún procesamiento usando un procesador, o puede realizar un procesamiento usando un procesador tal como el procesador 401.

La conversión, agrupación y empaquetado analógico-digital también se puede realizar parcial o totalmente en la unidad 300 de comunicaciones, que tiene preferiblemente su propio procesador y memoria (no mostrados).

En una posible realización, la unidad 200 de conector y sensor y la unidad 300 de comunicaciones están integradas en una única unidad física. Sin embargo, la separación de la unidad 200 de conector y sensor y la unidad 300 de comunicaciones entre sí, es decir, separadas y espaciadas entre sí como se representa en la presente memoria, puede ser más deseable para evitar la interferencia de radiofrecuencia (RF) a la unidad 300 de comunicaciones causada por la alta tensión y corriente posiblemente ruidosa que pasa a través de la unidad 200 de conector y sensor, y también para permitir que la unidad 300 de comunicaciones sea posicionada lo más alta posible para mejorar la conectividad inalámbrica.

En otra realización más, la tasa de uso de gas, o los datos del volumen de gas también pueden proporcionarse a la unidad 300 de comunicaciones a través de la unidad 200 de conector y sensor, o directamente a través de otros medios (inalámbricos o cableados). Dichos datos también pueden suministrarse al servidor 150 en la nube.

En una realización, el procesador 401 (o un procesador en la unidad 300 de comunicaciones) puede ser un dispositivo lógico programable simple (SPLD), un dispositivo lógico programable complejo (CPLD), una matriz de puertas programables in situ (FPGA), un microprocesador o un circuito integrado específico de la aplicación (ASIC) que está configurado para ejecutar las instrucciones lógicas almacenadas en la memoria 402.

La memoria 402 (o una memoria en la unidad 300 de comunicaciones) puede implementarse como medios legibles por ordenador no transitorios, tales como memoria de acceso aleatorio (RAM) u otro dispositivo de almacenamiento dinámico (por ejemplo, RAM dinámica (DRAM), RAM estática (SRAM) y DRAM síncrona (SD RAM)), memoria de solo lectura (ROM) u otro dispositivo de almacenamiento estático (por ejemplo, ROM programable (PROM), PROM borrable (Ep ROM) y Pr OM borrable eléctricamente (EEPrOm )).

Como se muestra además en la FIG. 4, los circuitos 416 de alimentación de energía pueden alimentarse con energía a través de dos inductores L1 y L2, conectados respectivamente a los cables 111 (350), 112 de tensión de soldadura positiva y negativa. Los inductores L1, L2 están configurados de tal manera que se puede extraer suficiente energía de los cables de soldadura, mientras que no se degrada significativamente la energía disponible para las funciones de soldadura, en particular cualquier tensión de ignición de arco de alta frecuencia que pueda estar presente en los cables de tensión de soldadura positiva y negativa. Aunque se muestran dos inductores, es posible que sólo se pueda emplear un inductor o ningún inductor. En un caso de inductor único, el inductor puede estar dispuesto entre el cable 111 (350) de soldadura de tensión positiva y los circuitos 416 de alimentación de energía, o el cable 112 de soldadura de tensión negativa y los circuitos 416 de alimentación de energía. Se pueden usar dos inductores para garantizar que incluso si los cables de soldadura se unen a la unidad 200 de conector y sensor de manera invertida, las formas de onda de tensión de ignición de HF todavía se dirigen hacia el soplete 115, y no suministran a los circuitos 416 de energía.

Se tienen en cuenta varios parámetros para determinar un valor para los inductores L1 y L2, incluyendo:

El requisito de suministro de energía para la unidad 200 de conector y sensor y la unidad 300 de comunicaciones;

El intervalo de tensión disponible en la entrada (es decir, tensión entre los cables de soldadura);

La tensión de salida de un regulador de tensión de circuitos 416 de alimentación de energía; y

La cantidad aceptable de amortiguación que puede permitirse de la tensión de ignición de HF generada por un dispositivo de ignición (auxiliar) en la fuente 110 de alimentación (por ejemplo, 10 %).

Los parámetros pueden depender de una cualquiera o más de las siguientes interacciones:

La energía de salida junto con la tensión de entrada mínima define la corriente máxima a través de los devanados de inductancia;

La tensión mínima en el intervalo de tensión junto con la tensión de salida requerida y la corriente máxima a través del inductor define la resistencia máxima de los devanados de inductancia;

La amortiguación aceptable junto con la impedancia interna del generador de HF de la fuente de alimentación define la impedancia necesaria de la inductancia;

El material del núcleo y el área de la sección transversal de los inductores definen el número necesario de vueltas de devanado para lograr la impedancia deseada;

La geometría del inductor y el número de vueltas de hilo inductor; y

La resistencia máxima y longitud del alambre junto con la selección del material del alambre determinan el diámetro necesario del alambre.

Lo siguiente es un ejemplo en donde se espera que los circuitos 416 de acondicionamiento de alimentación de energía, suministre 5 W de potencia a la unidad 300 de comunicaciones.

Supóngase que la tensión de entrada es de 5-120 V entre los cables de soldadura, y la tensión de salida requerida procedente de los circuitos 416 de acondicionamiento de alimentación es de 5 V.

Es aceptable una reducción del 10% de tensión de HF.

Para este ejemplo, la interacción entre los parámetros es la siguiente:

La corriente de entrada máxima es 5 W/10 V = 0,5 A.

La resistencia máxima del devanado inductor es 5 V/0,5 A = 10 ohmios

Suponiendo una impedancia de 2 ohmios para la impedancia interna del generador de HF en la fuente 110 de alimentación, la impedancia necesaria para el inductor es de 19 ohmios. Dado que el inductor es simétrico (dos inductores: L1 y L2), la impedancia atribuida a cada uno es de 9,500 ohmios. Para una HF de 1 MHz, se trata de un inductor con un valor de inductancia de 1,5 mH.

Los expertos en la técnica apreciarán que pueden usarse otros valores de inductancia, dando como resultado diferentes cantidades de amortiguación de las formas de onda de alta frecuencia y alta tensión. Un intervalo de amortiguación permisible puede ser del orden de 0% hasta 50%.

En un prototipo de trabajo, se seleccionó material inductor para evitar la reducción de la permeabilidad debida a la corriente de CC a través del devanado. Sin embargo, también se puede seleccionar un material menos costoso para lograr la función deseada. Para el material específico seleccionado, se usaron 100 vueltas para el devanado.

Con un núcleo que tenía una altura de 15 mm, un diámetro exterior de 40 mm y un diámetro interior de 23 mm, la longitud de alambre de cobre de 0,13 mm usada fue de 4,8 m.

La FIG. 5 representa un diagrama de flujo de una pluralidad de operaciones que pueden ser realizadas por la unidad 200 de conector y sensor según una realización ejemplar. En 510, la unidad de conector y sensor está configurada para suministrar energía desde, respectivamente, un primer cable de soldadura (por ejemplo, una tensión positiva) de un aparato de soldadura y/o un segundo cable de soldadura (por ejemplo, una tensión negativa) del aparato de soldadura. En 512, la unidad de conector y sensor está configurada para generar una tensión de CC predeterminada a partir de la tensión disponible en el primer cable de soldadura del aparato de soldadura y el segundo cable de soldadura del aparato de soldadura. En 514, la unidad de conector y sensor está configurada para detectar una corriente que se suministra por el primer cable de soldadura y/o el segundo cable de soldadura, y generar una señal de detección de corriente correspondiente. En 516, la unidad de conector y sensor está configurada para detectar una tensión entre el primer cable de soldadura y el segundo cable de soldadura, y generar una señal de detección de tensión correspondiente. En 518, la unidad de conector y sensor está configurada para suministrar la tensión de CC predeterminada a una unidad de comunicaciones para alimentar la unidad de comunicaciones, o el dispositivo de almacenamiento de energía en la misma. Y en 520, la unidad de conector y sensor está configurada para enviar al menos la señal de detección de corriente y la señal de detección de tensión a la unidad de comunicaciones que está configurada para enviar datos indicativos de la señal de detección de corriente y de la señal de detección de tensión a un servidor remoto.

Los expertos en la técnica apreciarán que las operaciones descritas en relación con la FIG. 5 también podrían realizarse en un orden diferente o de manera selectiva simultáneamente.

La descripción anterior se pretende únicamente a modo de ejemplo. Pueden hacerse diversas modificaciones y cambios estructurales en la misma sin apartarse del alcance de los conceptos descritos en la presente memoria y dentro del alcance de las reivindicaciones.

Claims (13)

REIVINDICACIONES

1. Unidad (200) de conector y sensor para un aparato de soldadura, que comprende

un primer puerto configurado para ser conectado a un primer cable (111) de soldadura del aparato de soldadura;

un segundo puerto configurado para ser conectado a un segundo cable (112) de soldadura del aparato de soldadura;

circuitos (410) sensores de corriente configurados para detectar una corriente que se suministra al primer puerto y al segundo puerto, y para emitir una señal (450) de detección de corriente correspondiente;

circuitos (414) de detección de tensión configurados para detectar una tensión entre el primer puerto y el segundo puerto, y para emitir una señal (454) de detección de tensión correspondiente; y

circuitos (416) de alimentación de energía configurados para generar una tensión predeterminada para al menos los circuitos sensores de corriente,

en donde los circuitos (416) de alimentación de energía están configurados para recibir energía a través del primer puerto y del segundo puerto cuando el primer cable (111) de soldadura y el segundo cable (112) de soldadura están conectados al mismo, caracterizado por que la unidad (200) de conector y sensor comprende además un primer y segundo inductores (L1, L2), y la energía se recibe a través, respectivamente, del primer inductor y del segundo inductor (L1, L2), y el primer inductor y el segundo inductor están configurados para amortiguar una tensión de ignición por arco de alta frecuencia, generada por el aparato de soldadura y transportada por el primer cable de soldadura y el segundo cable de soldadura, en no más del 50 %.

2. La unidad de conector y sensor para un aparato de soldadura de la reivindicación 1, en donde una inductancia de al menos uno de los inductores primero y segundo (L1, L2) es de aproximadamente 1,5 mH.

3. La unidad de conector y sensor para un aparato de soldadura de la reivindicación 1, en donde los circuitos (416) de alimentación de energía están configurados para proporcionar la tensión predeterminada a una unidad (300) de comunicaciones que está configurada para enviar, a un servidor remoto, señales indicativas de la señal (450) de detección de corriente y de la señal (454) de detección de tensión.

4. La unidad de conector y sensor para un aparato de soldadura de la reivindicación 1, que comprende además un puerto (230) a través del cual la señal (450) de detección de corriente y la señal (454) de detección de tensión se comunican a una unidad (300) de comunicaciones.

5. La unidad de conector y sensor para un aparato de soldadura de la reivindicación 4, que comprende además un procesador (401) configurado para hacer que la señal (450) de detección de corriente y la señal (454) de detección de tensión sean comunicadas a la unidad (300) de comunicaciones.

6. La unidad de conector y sensor para un aparato de soldadura de la reivindicación 1, en donde los circuitos (410) de sensor de corriente están configurados para detectar corriente usando un sensor de corriente que rodea una porción del primer cable (111) de soldadura o del segundo cable (112) de soldadura que está dispuesto dentro de la unidad (200) de conector y sensor cuando el primer y segundo cables de soldadura están conectados al primer y segundo puertos respectivos.

7. La unidad de conector y sensor para un aparato de soldadura de la reivindicación 1, que comprende además un puerto (220) configurado para recibir una señal (360) de codificador de alimentador de alambre.

8. La unidad de conector y sensor para un aparato de soldadura de la reivindicación 7, que comprende además circuitos (412) de acondicionamiento de señal de codificador de alimentador de alambre que están configurados para recibir la señal (360) de codificador de alimentador de alambre y que están configurados además para ser alimentados desde la tensión predeterminada generada por los circuitos (416) de alimentación de energía.

9. La unidad de conector y sensor para un aparato de soldadura de la reivindicación 1, que comprende además un número de identificación único que identifica de manera única la unidad (200) de conector y sensor.

10. La unidad de conector y sensor para un aparato de soldadura de la reivindicación 9, que comprende además un procesador (401) configurado para hacer que el número de identificación único sea enviado, junto con indicaciones de la señal de detección de corriente y de la señal de detección de tensión, a un servidor remoto (150).

11. Un método que comprende:

suministrar energía procedente de un primer cable (111) de soldadura de un aparato de soldadura y de un segundo cable (112) de soldadura del aparato de soldadura;

generar una tensión de corriente continua (CC) predeterminada a partir de la tensión disponible en el primer cable (111) de soldadura del aparato de soldadura y del segundo cable (112) de soldadura del aparato de soldadura;

suministrar la tensión de CC predeterminada a una unidad (300) de comunicaciones para alimentar la unidad (300) de comunicaciones;

detectar una corriente que está siendo suministrada por el primer cable (111) de soldadura y el segundo cable (112) de soldadura, y generar una señal (450) de detección de corriente representativa de la corriente; detectar una tensión entre el primer cable (111) de soldadura y el segundo cable (112) de soldadura, y generar una señal (454) de detección de tensión representativa de la tensión; y

enviar al menos la señal (450) de detección de corriente y la señal (454) de detección de tensión a la unidad (300) de comunicaciones, que está configurada para enviar datos indicativos de la señal (450) de detección de corriente y de la señal (454) de detección de tensión a un servidor remoto (150);

caracterizado por que la tensión de corriente continua predeterminada se genera a través, respectivamente, de un primer inductor y de un segundo inductor (L1, L2) y el primer inductor y el segundo inductor están configurados para amortiguar una tensión de ignición por arco de alta frecuencia, generada por el aparato de soldadura y transportada por el primer cable de soldadura y el segundo cable de soldadura, en no más del 50 %.

12. El método de la reivindicación 11, que comprende además enviar un único número de identificación junto con los datos indicativos de la señal de detección de corriente y de la señal de detección de tensión al servidor remoto.

13. El método de la reivindicación 12, que comprende además suministrar el único número de identificación a la unidad de comunicaciones a través de un dispositivo (120) de comunicaciones móvil.