ITTO20110543A1 - Dispositivo di riscaldamento per un fluido impiegato su di un veicolo, in particolare un carburante - Google Patents

Description

DESCRIZIONE dell’invenzione industriale dal titolo:

“Dispositivo di riscaldamento per un fluido impiegato su di un veicolo, in particolare un carburante”,

TESTO DELLA DESCRIZIONE

Campo dell’invenzione

La presente invenzione si riferisce ad un dispositivo di riscaldamento per un fluido impiegato in un veicolo, quale un fluido combustibile, ad esempio un carburante per un veicolo con motore Diesel. L’invenzione è stata sviluppata con particolare riferimento ad un circuito di controllo per un tale dispositivo impiegante mezzi riscaldatori di tipo resistivo.

Tecnica anteriore

I dispositivi del tipo indicato vengono tipicamente attivati in un veicolo quando le condizioni climatiche esterne sono severe, particolarmente nel caso di temperature ambiente molto basse. Lo scopo di questi dispositivi è quello di realizzare un riscaldamento di un fluido di bordo veicolo, tipicamente un carburante, prima che questi transiti in un ulteriore dispositivo, ad esempio un filtro o un sistema di iniezione.

Ad esempio, nelle suddette condizioni ambientali severe talune sostanze, ad esempio le paraffine presenti nel gasolio, tendono a cristallizzare o solidificarsi, con conseguenti rischi di intasamento del suddetto filtro. In tale ottica, il riscaldamento del gasolio prima della sua immissione nel filtro consente di rendere più fluido il gasolio, evitando i suddetti rischi.

I mezzi riscaldatori elettrici sono posizionati alTintemo del corpo in modo da essere lambiti direttamente dal gasolio e sono solitamente costituiti da uno o più resistori, ad esempio una pluralità di resistori a coefficiente di temperatura positivo, o PTC. L’alimentazione in corrente continua ai PTC viene solitamente controllata a mezzo di un interruttore elettronico di potenza, quale un MOSFET. In taluni casi il dispositivo comprende inoltre un sensore volto a rilevare la temperatura del gasolio, quale ad esempio un resistere a coefficiente di temperatura negativo o NTC.

La Figura 1 mostra un tipico circuito di pilotaggio dei mezzi di riscaldamento di un dispositivo di riscaldamento di tipo noto. Nell’esempio considerato, un riscaldatore resistivo 10 è collegato in serie con un interruttore elettronico 20, quale ad esempio un transistore MOSFET NMOS, ovvero un interruttore elettronico normalmente aperto.

In generale, il riscaldatore 10 è collegato ad una sorgente di energia elettrica, ad esempio tra una tensione Vsupply e una massa GND, ed il riscaldatore 10 può essere attivato o disattivato selettivamente tramite un segnale di controllo S che pilota la commutazione dell’interruttore elettronico 20.

Come detto, il riscaldatore 10 può comprendere uno o più resistori a coefficiente di temperatura positivo (Positive temperature coefficient o PTC), ovvero un riscaldatore che si autolimita in temperatura e corrente assorbita. L’esperto del ramo apprezzerà che il riscaldatore resistivo può anche essere un resistere puro: tuttavia, in tal caso, può essere opportuno prevedere una controreazione per la regolazione della temperatura.

Per il circuito mostrato nella Figura 1, quando il segnale S è "basso" - ad esempio quando il segnale S è collegato alla massa GND - anche la tensione al gate G del MOSFET 20 è bassa e l’interruttore 20 è aperto, ovvero il riscaldatore 10 è disattivato. Quando invece il segnale S è “alto”, ad esempio quando il segnale S è collegato alla tensione Vsupply, l’interruttore 20 viene chiuso, ovvero il riscaldatore 10 è attivato.

Scopo e sintesi dell’ invenzione

Gli inventori hanno osservato che tale tipico pilotaggio del MOSFET può causare vari problemi. Più in particolare, a seguito di esperimenti tecnici effettuati, gli inventori hanno osservato che il transistore MOSFET viene occasionalmente attivato o disattivato erroneamente. Di conseguenza, il transistore e/o il riscaldatore possono surriscaldarsi, il che determina in casi estremi una distruzione del transistore o riscaldatore e rischi d'incendio del veicolo.

Lo scopo dell’invenzione è essenzialmente quello di fornire un dispositivo di riscaldamento, e più particolarmente un relativo circuito di controllo, tale da evitare tali inconvenienti.

Secondo l’invenzione, tale scopo è raggiunto grazie ad un dispositivo di riscaldamento per un fluido impiegato su di un veicolo, in particolare un fluido combustibile, avente le caratteristiche richiamate nelle rivendicazioni che seguono. Le rivendicazioni formano parte integrante dell’insegnamento tecnico qui fornito in relazione all’invenzione.

In termini generali, il dispositivo secondo l’invenzione comprende:

mezzi riscaldatori resistivi destinati al contatto con il fluido, particolarmente disposti entro un corpo di involucro avente un ingresso ed un’uscita,

mezzi di controllo dell’alimentazione elettrica ai mezzi riscaldatori,

una disposizione circuitale predisposta per controllare almeno i mezzi di controllo dell’alimentazione,

in cui i mezzi di controllo dell’alimentazione comprendono un interruttore elettronico che è collegato in serie ai mezzi riscaldatori per attivare selettivamente i mezzi riscaldatori in funzione di un segnale di controllo generato dalla disposizione circuitale.

Secondo l’invenzione, la disposizione circuitale comprende un circuito di protezione configurato per ricevere in ingresso il segnale di controllo e per trasformarlo in un segnale di controllo stabilizzato che varia soltanto tra due valori di tensione, particolarmente se il segnale di controllo in ingresso differisce da almeno un valore limite o di riferimento, ed in cui l’interruttore elettronico è configurato per attivare selettivamente i mezzi riscaldatori in funzione del segnale di controllo stabilizzato.

In una forma di attuazione preferita dell’invenzione, il suddetto circuito di protezione è configurato per trasformare il segnale di controllo in un segnale di controllo stabilizzato che varia soltanto tra due valori di tensione, a seconda che l'ingresso superi una prima soglia o sia inferiore ad una seconda soglia, in cui la seconda soglia è inferiore o differente rispetto alla prima soglia. Se il segnale di controllo in ingresso è superiore alla prima soglia, il segnale di controllo stabilizzato assume un valore di tensione superiore, mentre se il segnale di controllo in ingresso è inferiore alla seconda soglia, il segnale di controllo stabilizzato assume un valore di tensione inferiore.

Nella forma di attuazione al momento ritenuta preferenziale, il suddetto circuito di protezione comprende un comparatore con isteresi.

Breve descrizione dei disegni

Ulteriori scopi, caratteristiche e vantaggi dell'invenzione risulteranno chiari dalla descrizione particolareggiata che segue, effettuata con riferimento ai disegni annessi, forniti a puro titolo di esempio esplicativo e non limitativo, nei quali:

- la Figura 1 è uno schema circuitale semplificato volto ad illustrare un primo tipico circuito di pilotaggio di un dispositivo di riscaldamento di tipo noto;

- la Figura 2 è una vista prospettica di una possibile forma di attuazione di un dispositivo di riscaldamento secondo l’invenzione, abbinato ad un rispettivo filtro;

- la Figura 3 è una vista esplosa del dispositivo di riscaldamento di Figura 2; - la Figura 4 è una sezione schematica del dispositivo di riscaldamento di Figura 2;

- la Figura 5 è uno schema circuitale semplificato volto ad illustrare un secondo tipico circuito di pilotaggio di un dispositivo di riscaldamento di tipo noto;

- la Figura 6 è uno schema a blocchi semplificato volto ad illustrare una disposizione circuitale di controllo di un dispositivo di riscaldamento in accordo ad una prima forma di attuazione dell’invenzione;

- le Figure 7 e 8 sono schemi di un circuito di protezione della disposizione di Figura 6, in due possibile diverse implementazioni;

- la Figura 9 è uno schema a blocchi semplificato volto ad illustrare una disposizione circuitale di controllo di un dispositivo di riscaldamento in accordo ad una seconda forma di attuazione dell’invenzione;

- la Figura 10 è uno schema di un circuito di filtraggio della disposizione di Figura 9;

- la Figura 11 è uno schema circuitale volto ad illustrare una disposizione circuitale di controllo di un dispositivo di riscaldamento in accordo ad una terza forma di attuazione dell’invenzione; e

- la Figura 12 è uno schema di un circuito derivatore della disposizione di Figura 11.

Descrizione particolareggiata di forme di attuazione

Nella seguente descrizione sono illustrati vari dettagli specifici finalizzati ad un’ approfondita comprensione delle forme di attuazione. Le forme di attuazione possono essere realizzate senza uno o più dei dettagli specifici, o con altri metodi, componenti, materiali eccetera. In altri casi, strutture, materiali o operazioni noti non sono mostrati o descritti in dettaglio per evitare di rendere oscuri vari aspetti delle forme di attuazione.

Il riferimento ad “una forma di attuazione” nell’ambito di questa descrizione sta ad indicare che una particolare configurazione, struttura o caratteristica descritte in relazione alla forma di attuazione è compresa in almeno una forma di attuazione. Quindi, frasi come “in una forma di attuazione” e simili, eventualmente presenti in diversi luoghi di questa descrizione, non sono necessariamente riferite alla stessa forma di attuazione. Inoltre, particolari conformazioni, strutture o caratteristiche possono essere combinati in un modo adeguato in una o più forme di attuazione, anche diverse da quelle descritte.

I riferimenti qui utilizzati sono soltanto per comodità e non definiscono dunque l’ambito di tutela o la portata delle forme di attuazione.

In figura 2, con 100 viene indicato nel suo complesso un dispositivo riscaldamento secondo una possibile versione dell’invenzione. Nell’esempio il dispositivo è accoppiato meccanicamente ed idraulicamente ad un generico filtro, indicato con F; il tipo di collegamento tra il dispositivo 100 ed il filtro F prescinde dalle finalità della presente invenzione e può essere ottenuto in qualsiasi modo noto. Si noti che l’invenzione è ugualmente applicabile al caso di dispositivi riscaldatori non direttamente abbinati ad un filtro.

Anche con riferimento alle figure 3 e 4, il dispositivo 100 ha un corpo 102 nel quale è definito un raccordo di ingresso 103, destinato ad essere collegato ad una linea di alimentazione di un fluido, quale un carburante, ad esempio gasolio, ed un raccordo di uscita 104, che nell’esempio non limitativo è destinato al collegamento con il filtro F. Nell’esempio non limitativo illustrato, il raccordo 103 si diparte da una estremità del corpo 102 e si estende parallelamente all’asse principale di quest’ultimo, mentre il raccordo 104 si estende assialmente dall’estremità opposta del corpo 102.

Sempre con riferimento all’esempio non limitativo illustrato nelle figure 2-4, all’estremità longitudinale del corpo 102 recante il raccordo 103 è definita una porzione tubolare 105, che realizza la parte esterna di un connettore per il collegamento elettrico del dispositivo 100 a fini di alimentazione e controllo. Preferibilmente il corpo 102 è realizzato in più pezzi, quale una porzione di corpo 102’ e tappi alle estremità 115 e 127. Nell’esempio, la porzione di corpo 102’ integra il raccordo 103, ha forma sostanzialmente tubolare ed è suddivisa in due camere, indicate con 106, 107 in figura 4, mediante una rispettiva parete divisoria 102”.

La camera inferiore 107 mette in comunicazione i raccordi 103 e 104 ed in essa sporgono pioli che si elevano dalla parete 102”, aventi la funzione di mantenere in posizioni sostanzialmente parallele tra loro due elementi di contrattazione 109 e 110, ad esempio in forma di dischi metallici, tra i quali risultano disposti mezzi riscaldatori resistivi 10. Nell’esempio non limitativo illustrato, tali mezzi riscaldatori 10 comprendono una pluralità di resistori PTC, preferibilmente di forma discoidale. L’esperto del ramo apprezzerà che i mezzi riscaldatori 10 possono anche consistere di uno o più resistori puri: in tal caso, è vantaggiosamente prevista una nota controreazione per la regolazione della temperatura, particolarmente includente un sensore di temperatura.

Il disco di contattazione 110 è premuto verso il disco di contattazione 109, con interposti i resistori 10, da un elemento metallico 112, avente una porzione centrale dalla quale si dipartono bracci elastici radiali, aventi funzione di molle.

L’elemento 112 è agganciato, preferibilmente a scatto, ad un piattello 114, ad esempio realizzato in materiale termoplastico, tramite dentini a sottosquadro formati in quest’ultimo. Il piattello 114 è fissato, preferibilmente mediante una vite 113, ad un terminale centrale Tl, che è dotato di rispettivo elemento o anello di tenuta ORI ed è inserito in una sede o attraversa una luce definita nella parete 102”.

Il terminale Tl risulta connesso elettricamente al piattello 110, e quindi ai resistori 10, per il tramite dell’elemento 112. Al disco 109 è collegato, ad esempio tramite saldatura o ribaditura meccanica, un secondo terminale, indicato con T2, che attraversa la parete 102” ed è dotato di un rispettivo elemento di tenuta OR2.

Come si nota anche in figura 4, la camera 107 risulta chiusa inferiormente a mezzo di un coperchio o tappo 115, nel quale è definito il raccordo idraulico 104, preferibilmente dotato di un anello di tenuta OR3. L’accoppiamento a tenuta tra la porzione di corpo 102’ ed il tappo inferiore 115, entrambi ad esempio in materiale termoplastico, può essere realizzata tramite saldatura laser o saldatura ad ultrasuoni o incollaggio o saldatura tramite parziale fusione delle dette porzioni di corpo. Ancora in figura 4, con 122 è indicato un circuito di controllo o pilotaggio 122, contenuto nella camera 106, ed al quale può essere eventualmente collegato un sensore di temperatura, in particolare del tipo NTC, operativo per rilevare la temperatura del gasolio.

Nell’esempio la basetta o PCB del circuito 122 è fissata al terminale TI tramite una vite 125 (figura 3), e risulta quindi collegata elettricamente a quest’ultimo; alla basetta del circuito 122 è altresì collegato il terminale T2, con interposizione di una molla 126 (figura 3). Le contattazioni e/o i collegamenti elettrici potrebbero essere in ogni caso realizzati in modi diversi da quello illustrato. Alla detta basetta, che reca gli ulteriori componenti elettrici/elettronici del circuito 122, sono collegati tre terminali T3.

La camera 106 è chiusa superiormente da un coperchio 127 nel quale è definita la porzione tubolare 105; tale porzione, unitamente ai terminali T3 ed all’estremità superiore del terminale T2 realizza, come detto, un connettore per l’alimentazione elettrica ed il controllo del dispositivo 100. Il coperchio superiore 127 può essere fissato alla porzione di corpo 102’ tramite agganci comprendenti alette elastiche 128 integrali al coperchio e denti di aggancio 129 definiti sulla porzione di corpo 102’. In alternativa, anche il coperchio 127, preferibilmente in materiale termoplastico, può essere saldato alla porzione di corpo principale 102” tramite laser o ultrasuoni o incollaggio o saldatura tramite parziale fusione delle dette porzioni di corpo.

Va ancora sottolineato che le figure 2-4 illustrano a mero scopo esemplificativo la possibile forma di un dispositivo di riscaldamento secondo l’invenzione, la cui struttura può essere diversa da quella rappresentata, Si consideri, a questo riguardo, che secondo forme di attuazione non rappresentate almeno parte della disposizione circuitale di controllo del dispositivo (nel precedentemente esempio il circuito 122) può essere montato in modo indipendente rispetto al corpo del dispositivo che alloggia i mezzi riscaldatori, ad esempio in posizione remota rispetto ad esso.

Come menzionato in precedenza, in applicazioni pratiche secondo la tecnica nota a bordo veicolo, il circuito mostrato nella Figura 1 può causare vari problemi, quale ad esempio il surriscaldamento e/o il danneggiamento del transistore 20 e/o del riscaldatore 10.

Tuttavia, a causa del numero limitato di tali eventi, le effettive cause di anomalia sono incerte. Una possibile spiegazione di tali anomalie sono disturbi elettromagnetici (EMI), quali sporadici impulsi dovuti a disturbi che attivano o disattivano in modo anomalo il MOSFET. Ulteriori possibili cause di anomalia potrebbero anche risultare da una resistenza elevata del cablaggio (ad esempio dovuta ad ossidazione dei contatti) o delle resistenze parassite (ad esempio dovute ad umidità e/o sporcizia tra il conduttore di segnale ed il conduttore di massa).

Per chiarire ulteriormente questi concetti, la Figura 5 mostra una soluzione nota in cui il gate G del transistore MOSFET 20 è collegato attraverso un resistore di pull-up RP alla tensione di alimentazione, quale ad esempio la tensione Vsupply.

In questo caso, con un transistore 20 del tipo NMOS, una eventuale "resistenza parassita in parallelo" al cablaggio, ad esempio tra la linea del segnale S e la massa GND, potrebbe determinare la disattivazione anomala dell'interruttore 20, quando invece esso dovrebbe essere acceso. Tale resistenza parassita potrebbe, ad esempio, essere dovuta ad umidità e/o sporcizia tra i contati del connettore, o ad un pessimo isolamento del cavo elettrico.

Una condizione anomala potrebbe anche verificarsi nel caso di una "resistenza parassita in serie" al cablaggio, ad esempio tra i terminali del connettore della linea del segnale S. In tal caso, quando viene comandato un livello "basso", il gate G del transistore 20 potrebbe non andare completamente a massa, lavorando quindi in una condizione intermedia anomala, ovvero nella zona in cui il MOSFET dissipa una notevole quantità di energia.

In questo contesto, gli inventori hanno osservato che i problemi di surriscaldamento e/o danneggiamento del transistore 20 e/o il riscaldatore 10 possono essere evitati tramite un particolare circuito di protezione.

La Figura 6 mostra una schema a blocchi semplificato di una forma di attuazione del circuito di controllo di un dispositivo di riscaldamento secondo la presente invenzione, limitatamente alle parti di interesse utili alla comprensione dell’ invenzione.

Anche nella forma di attuazione considerata, il dispositivo comprende un riscaldatore resistivo 10 collegato in serie a relativi mezzi di controllo dell’alimentazione elettrica, qui rappresentati da un interruttore elettronico 20, quale ad esempio un transistore NMOS, ovvero un interruttore elettronico normalmente aperto, o un transistore PMOS, ovvero un interruttore elettronico normalmente chiuso.

Nella forma di attuazione considerata, il riscaldatore 10 e l’interruttore 20 sono collegati ad una sorgente di energia elettrica, ad esempio tra una tensione Vsupply, quale 12 VDC (ad esempio la tensione della batteria del veicolo), e una massa GND.

Nella forma di attuazione considerata, il riscaldatore 10 può essere attivato o disattivato selettivamente tramite un segnale di controllo S’ che pilota la commutazione dell’ interruttore elettronico 20 tramite un circuito previsto secondo l’invenzione.

In particolare, tale segnale di controllo S’ viene determinato da un circuito di controllo o protezione 30, in funzione del segnale di controllo iniziale S che viene fornito da un circuito di controllo esterno, ad esempio da una centralina a bordo veicolo o dalla stessa disposizione circuitale precedentemente indicata con 122. Il circuito di protezione 30 è preferibilmente configurato per trasformare un segnale di comando di un primo tipo, qui rappresentato dal segnale S, in un segnale di comando di un secondo tipo, qui rappresentato dal segnale S’, in particolare un segnale di comando di tipo stabilizzato; in tale ottica, il circuito 30 può essere anche inteso come un circuito trasformazione 30.

In una forma di attuazione preferita, il circuito di protezione 30 è realizzato tramite un comparatore con isteresi o trigger di Schmitt, ovvero un comparatore, in cui la soglia di commutazione verso l'alto è superiore di un certo margine rispetto alla soglia di commutazione verso il basso. Di conseguenza, il circuito di protezione 30 consente di trasformare il segnale S, il quale potrebbe assumere anche più di due valori, in un segnale S’ che varia soltanto tra due valori di tensione, preferibilmente a seconda che l'ingresso superi una prima soglia o sia inferiore ad una seconda soglia, in cui la seconda soglia è inferiore alla prima soglia. Il circuito di protezione 30 garantisce inoltre che la commutazione del segnale S’ avviene in tempi brevi, mentre il valore del segnale S può anche presentare una tempo di cambiamento molto superiore.

Anche se un tale circuito di protezione 30 non dovrebbe essere normalmente necessario per garantire il funzionamento del dispositivo, gli inventori hanno sorprendentemente osservato che i malfunzionamenti descritti in precedenza non si verificano più in presenza di tale circuito, particolarmente costituito da un comparatore con isteresi.

La Figura 7 illustra una possibile forma di attuazione di un circuito di protezione, ovvero un comparatore con isteresi 30 idoneo all’applicazione in un dispositivo secondo l’invenzione.

In particolare, il comparatore con isteresi 30 comprende un amplificatore operazionale (Op Amp) 32 avente un terminale positivo (+), un terminale negativo (-) ed un terminale di uscita.

La tensione al terminale positivo viene fornita tramite un partitore di tensione (resistori Ra e Rb) collegato tra i terminali dei segnali S e S’. La tensione al terminale positivo viene confrontata tramite l’amplificatore operazionale 32 con una tensione di riferimento Vref. Tale tensione è preferibilmente impostata alla meta della tensione di alimentazione, ovvero a Vsupply/2.

L’esperto del ramo apprezzerà che la Figura 7 illustra un Trigger di Schmitt noninvertente, in cui la tensione di riferimento Vref e i due resistori Ra ed Rb possono essere utilizzati per regolare le soglie di commutazione.

La Figura 8 illustra invece una possibile forma di attuazione in cui si utilizza un Trigger di Schmitt invertente. In questo caso, la tensione al terminale positivo viene fornita tramite un partitore di tensione (resistori Ra e Rb) collegato tra i terminali dei segnali Vref e S’. La tensione al terminale positivo viene confrontata tramite l’amplificatore operazionale 32 direttamente con la tensione al terminale S. Di conseguenza, i livelli all’uscita dell’ operazionale 32 sono invertiti rispetto alla forma di attuazione mostrata nella Figura 7. Anche in questo caso, la tensione di riferimento Vref ed i due resistori Ra ed Rb possono essere utilizzati per regolare le soglie di commutazione.

L’esperto del ramo apprezzerà che il comparatore con isteresi può essere realizzato anche in altri modi, quale ad esempio una implementazione con componenti discreti comprendenti due transistori bipolari.

La Figura 9 mostra a titolo di esempio uno schema a blocchi di un ulteriore miglioramento della diposizione circuitale di controllo di un dispositivo di riscaldamento secondo una possibile attuazione dell’invenzione.

Nella forma di attuazione considerata, il segnale S viene prima filtrato tramite un filtro 40 e soltanto il segnale filtrato SF viene fornito al circuito di protezione 30, ad esempio rappresentato dal suddetto comparatore con isteresi. Ad esempio, il filtro 40 può comprendere un filtro passa-basso, quale ad esempio un filtro RC, e/o filtri che limitano la tensione massima o minima, quale ad esempio un diodo o un diodo Zener.

La Figura 10 mostra a titolo di esempio una possibile forma di attuazione di un tale filtro 40.

Nella forma di attuazione considerata, la tensione del segnale filtrato SF viene fornita tramite il punto intermedio di un filtro RC comprendente un resistore RF ed un condensatore CF collegati in serie. In particolare, il filtro RC è collegato tra il terminale del segnale S e la massa GND.

Nelle forma di attuazione considerata è anche previsto un limitatore della tensione del segnale SF. In particolare, tale limitatore è realizzato tramite un diodo Zener DZF collegato tra il segnale SF e la massa GND.

La Figura 11 mostra in questo contesto una possibile forma di attuazione della disposizione circuitale di controllo, limitatamente alle parti di interesse utili alla comprensione dell’invenzione.

Nella forma di attuazione considerata, il riscaldatore 10 ed il transistore MOSFET 20 sono collegati in serie tra la tensione di alimentazione Vsupply e la massa GND. Il filtro 40 ed il comparatore con isteresi 30 sono alimentati invece tramite una tensione Vcc. Tale tensione Vcc può corrispondere alla tensione Vsupply, o può essere derivata dalla tensione Vsupply, ad esempio tramite un idoneo circuito 50. Inoltre, anche il segnale S può essere collegato attraverso un resistore di pull-up RP al segnale di alimentazione Vcc. Ad esempio, tale resistore di pull-up può avere una resistenza di 1.5 kQ.

Nella forma di attuazione considerata, il filtro 40 corrisponde sostanzialmente al filtro mostrato con riferimento alla Figura 10, rispetto alla quale solo il condensatore CF è assente. Ad esempio, nella forma di attuazione considerata, il resistore RF può avere una resistenza di 4.7 kQ, ed il diodo Zener DZF può essere un diodo BZX84C15L.

Nella forma di attuazione considerata, il comparatore con isteresi 30 è realizzato tramite una configurazione invertente. In particolare, il segnale di riferimento per il terminale positivo dell’amplificatore operazionale 32 viene determinato tramite la tensione Vcc. Nella forma di attuazione considerata, il terminale positivo dell’amplificatore operazionale 32 è collegato al punto intermedio di un partitore di tensione includente i resistori Rai e Ra2 che sono collegati tra la tensione Vcc e la massa GND. Inoltre il terminale positivo è collegato attraverso un resistore Rb al terminale di uscita dell’ operazionale 32, ovvero al segnale S’. Ad esempio, nella forma di attuazione considerata, i resistori Rai, Ra2 e Rb possono avere rispettivamente resistenze di 220 kQ, 150 kQ e 390 kQ.

L’esperto del ramo apprezzerà che possono anche essere previsti altri componenti, quali ad esempio condensatori per stabilire i vari segnali o resistori per limitare la corrente. Ad esempio, nella forma di attuazione considerata è mostrato a puro scopo illustrativo anche un resistere RI 8 che limita la corrente al gate G del transistore 20

Come menzionato in precedenza, la tensione Vcc può essere derivata dalla tensione Vsupply e regolata o stabilizzata. Ad esempio, la Figura 12 mostra una possibile forma di un tale circuito 50, che può implementare funzioni di regolazione e stabilizzazione della tensione di alimentazione per i circuiti 30 e/o 40.

Nella forma di attuazione considerata, la tensione di ingresso viene fornita ad un diodo DS, quale ad esempio un diodo ES1D, per assicurare che una polarizzazione invertita non possa danneggiare il circuito.

Nella forma di attuazione considerata, il segnale proveniente dal diodo DS viene fornito al segnale Vcc attraverso un resistere RS che limita la corrente; ad esempio tale resistere può avere una resistenza di 220 Ω.

Nella forma di attuazione considerata, per evitare sovratensioni, il segnale Vcc è collegato attraverso un diodo Zener DZS alla massa GND; ad esempio, tale diodo Zener DZS può essere un diodo BZX84C15L.

In un forma di attuazione, per filtrare eventuali picchi di tensione e/o livellare la tensione Vcc, il circuito 50 comprende anche un condensatore di uscita CS collegato tra la tensione Vcc e la massa GND.

In una forma di attuazione, può anche essere previsto un varistore SOP collegato tra la tensione Vsupply e la massa GND. Tale varistore SOP potrebbe anche essere previsto dopo il diodo DS.

Come precedentemente spiegato, il circuito di protezione previsto secondo l’invenzione consente sorprendentemente di ovviare i malfunzionamenti occasionali dei dispositivi noti.

Naturalmente, fermo restando il principio dell’invenzione, i particolari e le forme di attuazione possono variare, anche in modo significativo, rispetto a quanto è stato descritto a puro titolo di esempio, senza uscire dall’ambito dell’invenzione, così come definito dalle rivendicazioni annesse.

Il circuito di protezione previsto dal dispositivo secondo l’invenzione è eventualmente configurabile per operare con un’unica soglia di commutazione, ovvero per trasformare il segnale di controllo in un segnale di controllo stabilizzato quando il primo differisce da un valore limite o di riferimento.

Come detto, la configurazione fisica del dispositivo potrà variare da quella esemplificata nelle figure 2-4; inoltre, il dispositivo di riscaldamento secondo l’invenzione non deve necessariamente essere associato direttamente ad un filtro. La disposizione circuitale di controllo del dispositivo può essere in posizione remota o all’esterno del corpo che alloggia i mezzi riscaldatori. In tale ottica, ad esempio, l’invenzione è anche applicabile a dispositivi quali candelette d'accensione o di preriscaldamento di un combustibile, che non integrano necessariamente un’elettronica di controllo, in quanto preferibilmente prevista in altro circuito o centralina ubicata a bordo del veicolo.

Singole caratteristiche descritte e/o raffigurate potrebbero essere combinate tra loro per realizzare anche dispositivi differenti da quanto indicato a titolo di esempio non limitativo.

Claims (10)

1. RIVENDICAZIONI 1. Un dispositivo di riscaldamento per un fluido impiegato su di un veicolo, in particolare un carburante, comprendente - mezzi riscaldatori resistivi (10) per riscaldare il fluido, - mezzi di controllo (20) dell’alimentazione elettrica ai mezzi riscaldatori (10), - una disposizione circuitale (122) predisposta per controllare almeno i mezzi di controllo dell’alimentazione (20), in cui i mezzi di controllo dell’alimentazione comprendono un interruttore elettronico (20) che è collegato in serie ai mezzi riscaldatori (10) per attivare selettivamente i mezzi riscaldatori (10) in funzione di un segnale di controllo (S), caratterizzato dal fatto che la disposizione circuitale (122) comprende un circuito di protezione (30) configurato per: - ricevere in ingresso il segnale di controllo (S), e - trasformare il segnale di controllo (S) in un segnale di controllo stabilizzato (S’) che varia soltanto tra due valori di tensione, e che l’interruttore elettronico (20) è configurato per attivare selettivamente i mezzi riscaldatori (10) in funzione del segnale di controllo stabilizzato (S’).
2. 2. Il dispositivo secondo la rivendicazione 1, in cui il circuito di protezione (30) è configurato per trasformare il segnale di controllo (S) nel segnale di controllo stabilizzato (S’) a seconda che il segnale di controllo (S) in ingresso superi una prima soglia o sia inferiore ad una seconda soglia, in cui la seconda soglia è diversa o inferiore alla prima soglia.
3. 3. Il dispositivo secondo la rivendicazione 2, in cui il circuito di protezione comprende un comparatore con isteresi (30).
4. 4. Il dispositivo secondo la rivendicazione 1 o la rivendicazione 2, in cui l’interruttore elettronico (20) è un transistore NMOS oppure un transistore PMOS.
5. 5. Il dispositivo secondo la rivendicazione 3, in cui il comparatore con isteresi comprende un amplificatore operazionale (32).
6. 6. Il dispositivo secondo la rivendicazione 5, in cui il circuito di protezione (30) comprende inoltre un partitore di tensione (Ra, Rb) e mezzi per generare una tensione di riferimento (VRef), ed in cui - il partitore di tensione (Ra, Rb) è collegato tra la linea del segnale di controllo (S) e la linea del segnale di controllo stabilizzato (S’), per fornire tensione ad un terminale positivo (+) dell’ amplificatore operazionale (32), Γ amplificatore operazionale (32) essendo configurato per confrontare la tensione al terminale positivo (+) con la tensione di riferimento (Vref), oppure - il partitore di tensione (Ra, Rb) è collegato tra la linea della tensione di riferimento (Vref) e la linea del segnale di controllo stabilizzato (S’), per fornire tensione ad un terminale positivo (+) dell’amplificatore operazionale (32), l’amplificatore operazionale (32) essendo configurato per confrontare la tensione al terminale positivo (+) con la tensione del segnale di controllo (S).
7. 7. Il dispositivo secondo la rivendicazione 3, in cui il comparatore con isteresi è implementato con componenti discreti che comprendono almeno due transistori bipolari.
8. 8. Il dispositivo secondo la rivendicazione 2, in cui la disposizione circuitale (122) comprende un filtro (40) per filtrare il segnale di controllo (S) prima che esso venga fornito al comparatore con isteresi (30), dove in particolare il filtro (40) comprende almeno uno tra un filtro passa-basso, quale un filtro RC, ed un filtro limitatore di tensione, quale un diodo.
9. 9. Il dispositivo secondo la rivendicazione 5, in cui - i mezzi riscaldatori (10) e l’interruttore elettronico (20) sono collegati in serie tra la linea della tensione di alimentazione (Vsupply) e massa (GND), - il comparatore con isteresi (30) è alimentato tramite una prima tensione (Vcc), la prima tensione essendo la tensione di alimentazione (Vsupply) o una tensione derivata dalla tensione di alimentazione (Vsupply), - il segnale di controllo (S) è collegato attraverso un resistere di pull-up (RP) alla linea della prima tensione (Vcc), - il comparatore con isteresi (30) è un comparatore con isteresi invertente in cui: - il segnale di riferimento per il terminale positivo (+) dell’amplificatore operazionale (32) è determinato tramite la prima tensione (Vcc), - il terminale positivo (+) dell’amplificatore operazionale (32) è collegato al punto intermedio di un partitore di tensione includente due resistori (Rai, Ra2) che sono collegati tra la linea della prima tensione (Vcc) e la massa GND, - il terminale positivo (+) dell’amplificatore operazionale (32) è anche collegato attraverso un resistore (Rb) alla linea del segnale di controllo stabilizzato (S’).
10. 10. Il dispositivo secondo la rivendicazione 9, comprendente inoltre un circuito di derivazione (50) per derivare la prima tensione (Vcc) dalla tensione di alimentazione (Vsupply), il circuito di derivazione (50) comprendendo in particolare - un primo diodo (DS), al quale è fornita la tensione di alimentazione (Vsupply), - un resistore (RS) tra la linea del segnale in uscita dal primo diodo (DS) e la linea della prima tensione (Vcc), - un diodo Zener (DZS) per collegare la linea della prima tensione (Vcc) a massa (GND).