PT762244E - Interruptor horario electronico - Google Patents

Description

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Descrição “Interruptor horário electrónico” A invenção refere-sé a um interruptor horário electrónico. E conhecido proporcionar um interruptor horário electromecânico, no qual os instantes de ligação e desligação podem ser ajustados em relação à hora do nascer e do pôr do sol, na localidade em que è usado; tais interruptores são usualmente conhecidos por interruptores horários solares. Porém, devido à sua construção electromecânica, estes interruptores horários são de construção complicada e cara e a sua utilização relativamente inflexível. 0 documento EP 0 447 849 AI apresenta um sistema de comando, com disparador de rolamento, no qual o tempo de abertura e/ou de fecho do disparador é programável e pode fazer-se depender da hora do nascer do sol e com a hora do pôr do sol. Este tipo de sistema não permite uma outra aplicação de programas diários, para dois programas de ligação e desligação. O documento LíS 4 922 407 apresenta um sistema de interruptor horário electrónico modular. Nesse sistema, um cronómetro astronómico gera um sinal de ligar/desligar, ao nascer e ao pôr do sol, sem referência às condições de luz ambientais. Este tipo de sistema apresenta vários dispositivos interruptores, que não podem ser operados para fazer a alternância da aplicação de programas diários dos dispositivos de ligação escolhidos.

Portanto, é um objecto da presente invenção proporcionar um interruptor horário electrónico, no qual se mitigam alguns dos inconvenientes dos interruptores horários electromecânicos. Deve também permitir um comando alternado de dois subgrupos de dispositivos interruptores, para conseguir uma utilização 2 substancialmente igual dos mesmos.

De acordo com a presente invenção, este objectivo é atingido pelos meios especificados na reivindicação 1.

Numa forma de realização preferida da invenção, os dispositivos de aplicação da entrada estão dispostos para aplicar ao microprocessador uma outra entrada representativa da longitude em que o interruptor horário deve ser usado, estando o microprocessador disposto para calcular os tempos respectivos em função da referida longitude, bem como da referida latitude, da hora e da data.

De preferência, o microprocessador está disposto para comutar o dispositivo interruptor num instante de ligação que é função da hora do pôr do sol calculada, ou igual à mesma, e desligar o dispositivo interruptor numa hora que é função da hora do nascer do sol calculada, ou igual à mesma.

Vantajosamente, o microprocessador pode ser programado para desligar o dispositivo interruptor e ligá-lo de novo, às horas escolhidas respectivas, entre a hora do pôr do sol calculada e a hora do nascer do sol calculada seguinte.

Convenientemente, o interruptor horário inclui dois dispositivos interruptores, que podem ser operados independentemente pelo microprocessador, em função das horas calculadas de acordo com um primeiro e um segundo programa respectivos diários, estando o microprocessador disposto para alterar a aplicação dos programas de ligação referidos, entre os dispositivos interruptores, de modo a tender manter substancialmente iguais os seus tempos de ligação cumulativos.

Descreve-se agora a invenção, apenas a título de exemplo, com referência aos desenhos anexos, cujas figuras representam: A fig. 1, uma vista de frente de um interruptor horário electrónico, com dois 3

canais, de acordo com a presente invenção; A fig. 2, um esquema de blocos simplificado dos circuitos do interruptor horário da fig. 1; e A fig. 3, uma outra forma de realização da invenção, que inclui um circuito radio-receptor adaptado para receber em tempo real informação de data e hora. 0 interruptor horário da fig. 1 está indicado em (10) e tem um corpo (12) substancialmente circular. O interruptor horário (10) tem substancialmente o mesmo diâmetro que o interruptor horário SANGAMO, bem conhecido, do modelo circular, que foi fabricado em várias formas electromecânicas (e recentemente electrónica), pela Requerente e dos seus predecessores nos últimos sessenta anos; mais especificamente, o interruptor horário (10) está concebido para se ligar no mesmo tipo de tomada normalizada usada para o interruptor horário circular, sendo essa tomada ligada fisicamente às luzes e/ou outros utensílios eléctricos a controlar pelo interruptor horário.

Como será bem evidente mais adiante, o interruptor é comandado pelo microprocessador, e a sua face dianteira (14) inclui um mostrador de cristais líquidos (LCD) rectangular (16), controlado pelo microprocessador. O LCD (16) é semelhante (mas não igual) ao mostrador que é objecto da nossa patente GB 2 149 153, visto que tem um mostrador analógico (18), que compreende um agregado oval de índices energizáveis (20), e um mostrador digital (22), que compreende um mostrador digital de sete segmentos, com quatro algarismos, para mostrar a hora num formato de 12 horas ou de 24 horas. O LCD (16) tem também vários mostradores auxiliares, que são energizados durante a programação ou o funcionamento normal do interruptor horário (10), como se verá mais adiante. A face dianteira (14) do interruptor horário (10) está provida também de seis botões de comando (31-36), para a programação do funcionamento do interruptor horário, através do microprocessador, estando quatro destes botões (31 -34) dispostos numa linha, directamente por baixo do LCD (16), e estando os outros dois (35-36) posicionados de cada lado do LCD (16). Cada um dos botões (35, 36) tem um díodo emissor de luz (LED) (38, 40), respectivamente, prècisamente por cima dos mesmos.

Finalmente, a face dianteira (14) do interruptor horário (10) inclui um manipulo (42) para puxar para fora, por meio do qual o interruptor horário pode ser desbloqueado e retirado da referida tomada, enquanto que o corpo circular (12) está provido de uns pequenos botões (44) que asseguram o alinhamento exacto do corpo (12) com a tomada.

Fazendo agora referência à fig. 2, como atrás se disse os circuitos do interruptor horário (10) estão baseados num microprocessador, indicado em (50) na fig. 2. Tipicamente, o microprocessador (50) pertence à série de microprocessadores H8/300L, fabricados pela Hitachi. O microprocessador (52) tem uma primeira e uma segunda entradas de relógio (52, 54). A entrada (50) está ligada à saída do oscilador de relógio (56) de 10 MHz, que controla a velocidade de operação do microprocessador, enquanto a entrada (54) está ligada à saída de um oscilador de relógio (58), com base num cristal de quartzo altamente estável de 32 Khz (isto é, um cristal de relógio (60)). A entrada (54) do relógio está ligada, intemamente no microprocessador (50), a um circuito de relógio de tempo real (62) que, uma vez acertado com o tempo real correcto (incluindo o dia do mês e o ano), mantém com precisão o tempo real, de 5 uma maneira conhecida: tipicamente o circuito do relógio de tempo real é programado para anos bissextos para os 100 anos seguintes. O microprocessador (50) tem um outro conjunto de entradas (64), ligadas aos botões (31) atrás mencionados (31-36) e a um dispositivo de entrada, tal como um microinterruptor (não representado), operado por um botão de anulação do automatismo proporcionado na referida tomada, bem como entradas (66) de alimentação de energia, ligadas à saída de um circuito (68) de alimentação de corrente contínua. O circuito (68) de fornecimento de energia recebe energia de uma linha de alimentação de 50Hz ou de 60Hz, estando o interruptor horário disposto para o ligar, a fim de ligar a ou as luzes e/ou os dispositivos referidos, e desligá-los às horas programadas, e incluindo uma bateria de apoio, que mantém em funcionamento as funções essenciais do microprocessador (50), em particular o circuito (62) do relógio de tempo real e a memória que contém os dados para calcular as horas de ligação programadas, na eventualidade de uma falha de energia do sector.

Como atrás se mencionou, o interruptor horário (10) é um interruptor horário (10) com dois canais. Para isso ele inclui dois relés de saída (70, 72), que podem ser controlados independentemente, um para cada canal, que controlam a alimentação da energia do sector para as luzes e outros dispositivos atrás mencionados por ele controlado. Os relés (70, 72) são controlados sucessivamente pelo microprocessador (50), que tem saídas de comando respectivas (74, 76), ligadas aos relés (70, 72) através de amplificadores respectivos (78, 80). Os amplificadores (78, 80) estão também ligados para alimentar os LED (38, 40). Um outro conjunto de saídas (82) do microprocessador (50) contra o LCD (16).

Para ajustar inicialmente o interruptor horário (10), em primeiro lugar ele é colocado no modo de estabelecimento, utilizando-se o botão (31), denominado botão de MODO. Os botões (35) e (36) actuam como botões de incrementação e decrementação, para aumentar ou diminuir os valores mostrados no LCD (16), neste modo, e são usados para ajustar o tempo real, fazendo sucessivamente o ajustamento das horas e dos minutos, antes/depois do meio dia (se não se usar o sistema de 24 horas), o dia do mês, o mês e o ano, sendo cada um deles introduzido por actuação no botão (34), denominado botão ACCEPT, quando o LCD mostrar o valor desejado. Depois de introduzido o ano correcto, o microprocessador calcula, de uma maneira conhecida, o dia da semana da data introduzida e o LCD mostra isso também. Adicionalmente, o LCD (16) mostra depois a latitude, de -90° a +90°, sendo o valor correcto do local de utilização do interruptor horário (10) escolhido, utilizando os botões (35, 36), e introduzidos, utilizando o botão ACCEPT (34). Segue-se depois um procedimento análogo para escolher e introduzir o valor da longitude, entre -180°, +180° do local de utilização do interruptor horário (10). O utilizador introduzirá a “hora padrão” local. Como se descreve mais adiante, a diferença entre o fuso do utilizador e o fuso horário GMT (se existir) será compensada por um desvio introduzido durante o ajustamento.

Nesta altura, o interruptor horário (10) contém todos os dados de estabelecimento de que necessita e prime-se o botão MODE (31), para introduzir todos esses dados, isto é os dados do tempo real seleccionado e os dados do local de utilização, na memória do microprocessador (50) e, simultaneamente, coloca o interruptor horário no seu modo de programa.

Uma vez completamente ajustado, o microprocessador (50) calcula, para cada um dos dias seguintes, tipicamente precisamente antes de se iniciar o dia (ou seja, precisamente depois da meia-noite do dia anterior) a hora do nascer do sol e do pôr do sol nesse dia, local da utilização do interruptor horário (10), utilizando fórmulas da forma: T (nascer do sol = (180-Ε-ί-λ)/15 T (nascer do sol = (180-Ε+ί+λ)/15 onde E representa a posição da Terra, relativamente ao Sol, na data corrente, indicada pelo circuito de relógio em tempo real (62), calculada a partir de 1 de Janeiro de 1900, como data de base, t representa o “ângulo horário” do local de utilização do interruptor horário, deduzido a partir da latitude e da longitude λ representa uma correcção para a diferença de horas entre a longitude de utilização e GMT, isto é, a diferença das horas do nascer ou do pôr do sol no meridiano de Greenwich e a longitude em questão, devida apenas à diferença de longitudes. As equações exactas para determinar quer E, quer t descrevem-se em pormenor em NAO Technical Note No 46 de Janeiro de 1976, intitulada “Fórmulas para calcular dados astronómicas com calculadores manuais”, publicado por Science and Engineering Research Council, Royal Greenwich Observatory. Essas fórmulas calcular as goras de nascer e pôr do sol em qualquer local da Terra, com referência a GMT, daí necessidade da correcção baseada na longitude do local de utilização.

Na introdução do tempo real no local de utilização, deve ignorar-se qualquer desvio de aproveitamento da luz do dia e, nos países em que a “hora legal” inclui um tal desvio ou um desvio devido à posição geográfica de uma fronteira nacional (isto é, numa mudança de fuso horário), pode introduzir-se o desvio separadamente durante o processo de ajustamento, de modo que o cálculo o leve em conta. 8 8

No caso do cálculo para um fuso horário diferente do da zona do tempo GMT, o desvio será subtraído do fuso horário introduzido, para permitir a realização do cálculo na GMT, depois adicionado ao resultado final, para converter as horas do nascer do sol e do pôr do sol na hora local. Esta correcção do desvio do fuso horário é evidentemente realizada além da correcção longitudinal, utilizando o factor λ de correcção do desvio atrás descrita.

No estado programado na fábrica, o microprocessador (50) é programado para desligar os relés (70, 72) à hora do nascer do sol em cada dia, e ligar à hora do pôr do sol calculada de cada dia. Assim, se o utilizador se satisfazer com este programa, não necessita de nova programação, podendo simplesmente premir o botão MO DE (31), para ajustar o interruptor horário (10) para o seu modo corrente (ou normal), no qual operará os relés (70, 72) ao nascer e ao pôr do sol.

Quando o interruptor horário (10) está no modo normal, os botões (35, 36) actuam como botões de selecção de canal e a operação de qualquer deles serve para ligar o interruptor horário alternadamente òs dois canais. No modo de ajustamento, os dados introduzidos são evidentemente relevantes para a operação dos dois canais e usados para essa operação. Mas quando o interruptor horário (10) estiver ajustado para o modo de programação, esse modo é aplicável apenas para aquele dos dois canais que foi seleccionado antes da entrada no modo de ajustamento, podendo o utilizador modificar então o programa estabelecido na fábrica para o canal seleccionado.

Em particular, o utilizador pode seleccionar uma hora de “desligar mais cedo” (“Early Off’) à qual o microprocessador (50), que ligou o relé (70) ou o relé (72) num pôr do sol, desligá-lo-á de novo a uma hora programada antes do nascer do

sol. Assim, quando se introduzir o modo de programação, excita-se um visualizador “Early O ff”, entre os visualizadores auxiliares atrás mencionados do LCD (16), e o utilizador pode seleccionar uma hora de desligação desejada, utilizando os botões (35, 36) e introduzindo-a utilizando o botão (34). Nesta altura é excitado um visualizador “EARLY ON” (ligar mais cedo) entre os visualizadores auxiliares do LCD (16) e o utilizador pode escolher uma hora mais cedo que o nascer do sol para o microprocessador (50), que ligou o relé (70) ou (72) à hora de ligação mais cedo escolhida, para o ligar de novo.

Os botões (32) e (33), designados respectivamente botão OMIT e botão CANCEL, são usados durante a programação para omitir certos dias (por exemplo fins de semana) das horas de ligação programadas e cancelar dados incorrectos introduzidos, respectivamente.

Enquanto o interruptor horário (10) estiver no seu modo de programação, o mostrador analógico (18) no LCD (16), que representa um mostrador de relógio de 24 horas, afixa os intervalos de tempo escolhidos para os quais o relé (70) ou o relé (72) do canal correntemente seleccionado está ligado por excitação de grupos de índices adjacentes correspondentes aos intervalos de tempo (assim pode ver-se que estes intervalos de tempo mudam à medida que a programação progride ). Uma vez o interruptor horário (10) ajustado para o seu modo normal, por meio do botão MODE (31), o mostrador analógico (18) continuará a afixar os intervalos de tempo para os quais o relé (70) ou o relé (72) do canal correntemente seleccionado está programado para ligar, enquanto que o mostrador digital (22) fixará o tempo real corrente no formato de 12 ou de 24 horas. E quando um dos relés (70, 72) for de facto ligado, os respectivos LED (38, 40) serão alimentados para dar uma indicação

visual desse facto. A operação do referido botão de eliminação do automatismo enquanto o interruptor horário (10) está no seu modo normal, desliga o relé (70) ou (72) do canal correntemente seleccionado, se ele estiver então ligado, retomando-se o funcionamento normal na hora programada a seguir. No entanto, se o relé (70, 72) relevante estiver correntemente desligado, a operação do botão de eliminação do automatismo liga-o, ou para um período alargado predeterminado, por exemplo duas horas, ou até à nova hora de desligação programada (conforme o que for mais curto).

Podem introduzir-se muitas modificações na forma de realização descrita relativamente às fig. 1 e 2.

Por exemplo, quando se venderem interruptores horários (10) num número importante a um cliente, por exemplo a uma autoridade municipal, para utilizar num local comum conhecido, por exemplo numa única cidade, podem introduzir-se a latitude e a longitude da cidade em cada um dos interruptores horários antes da sua entrega, para poupar ao cliente o trabalho de o fazer. Também, como alternativa à introdução da longitude actual em graus, pode introduzir-se um desvio de tempo equivalente, o que permite usar versões ligeiramente simplificadas das fórmulas atrás referidas para calcular as horas de pôr do sol e do nascer do sol a usar. Este desvio de tempo equivalente será introduzido em adição a qualquer desvio introduzido para compensar quaisquer diferenças de fusos horários.

Adicionalmente, quando os interruptores horários (10) forem usados para o controlo da iluminação, por exemplo a iluminação das ruas ou da iluminação de áreas comuns em tomo de edifícios, de modo que todas as luzes se acendam ao pôr do sol e que metade das luzes se apaguem, por exemplo à meia-noite, sob o 11 comando de um canal do interruptor horário enquanto a outra metade se mantém acesa até ao nascer do sol sob o comando do outro canal, os programas respectivos dos dois canais podem dispor-se para permutar automaticamente entre si dia-sim--dia-não, tipicamente ao meia-dia, para assegurar que todas as luzes têm o mesmo grau de utilização (visto que a metade das luzes que ficam ligadas toda a noite numa noite serão desligadas à meia-noite seguinte, e vice-versa) esta permuta dos programas entre os canais é obtida de maneira simples, dispçndo o microprocessador (50) de modo a alternar a aplicação dos sinais de controlo respectivos resultantes dos programas entre as saídas de comando (74, 76).

Além disso, embora o interruptor horário (10) descrito seja um dispositivo com dois canais, é também possível um dispositivo com um único canal, com apenas um dos relés (70) ou (72). Também, embora seja muito desejável o mostrador analógico (18), ele não é essencial. Além disso, as horas principais de ligação e desligação não precisam de ser o pôr do sol e o nascer do sol, respectivamente, como se descreveu, podendo por exemplo programar-se para um intervalo de tempo escolhido, por exemplo 15 ou 30 minutos depois do pôr do sol e do nascer do sol.

Adicionalmente, na forma de realização da fig. 3, os meios para aplicação ao microprocessador de entradas representativas da data e hora correntes compreende um radio-receptor (90) e uma antena (91), adaptados para receber sinais de rádio que incluem informação de data e hora em tempo real. Esta informação é usada pelo circuito de relógio (62) para manter o seu relógio e o seu calendário interno. Essas emissões de rádio são bem conhecidas em certos países, por exemplo no Reino Unido, onde são usadas para controlar e sincronizar o funcionamento de dispositivos 12 tais como contadores de electricidade baseados em tarifas ou sistemas de aquecimento distribuídos por todo o território. A construção de um radio-receptor adaptado para receber e processar tais sinais para obter informação de data e hora é bem conhecida, não sendo aqui descrita em pormenor. Nesta forma de realização, a operação de teclas previamente necessária para introduzir a informação de data e hora por utilização dos botões (31-36) toma-se desnecessária.

Lisboa, 17 de Fevereiro de 2000

O Agente Oficia! dã Propriedade industriai

JOSE pS SAMJftiO A.O.P.y Rua di» Salitre, Í95, r/c-Drí. 1250 USBOA

Claims (7)

1 Reivindicações 1. Interruptor horário electrónico, que compreende pelo menos um dispositivo de ligação (70, 72), uma fonte de frequência de referência (58), um microprocessador (50) e meios para aplicar ao microprocessador entradas representativas de pelo menos a hora e a data correntes, e a latitude a que o interruptor horário está a ser usado (31-36), respondendo o microprocessador (50) à fonte de frequência de referência (58) e às entradas de data e hora corrente, para implementar um relógio e um calendário (62) em tempo real, e estando disposto para calcular, a partir dos dados proporcionados pelo referido relógio e calendário em tempo real e a partir da latitude introduzida, as horas respectivas de pelo menos uma das horas de nascer do sol e de pôr do sol, no referido local, em cada um de uma pluralidade de dias, e para operar o dispositivo de ligação (70, 72) a horas de ligação respectivas em função das horas calculadas, caracterizado por o interruptor horário incluir dois dispositivos de ligação (70, 72), que podem ser operados, de maneira independente, pelo microprocessador (50), em função das referidas horas calculadas de acordo com um primeiro e um segundo programas de ligação diários, respectivamente, estando o microprocessador disposto para alternar a aplicação dos referidos programas de ligação entre os dispositivos de ligação, de modo a tender para manter os seus períodos de ligação comulativos substancialmente iguais.

2. Interruptor horário de acordo com a reivindicação 1, no qual os meios (31-36) de aplicação da entrada se disporem para aplicar ao microprocessador uma outra entrada, representativa da longitude a que o interruptor horário se destina a ser usado, e estando o microprocessador (50) disposto para calcular as horas respectivas, em função da referida longitude, da referida latitude e da data e hora. 2

3. Interruptor horário de acordo com a reivindicação 1, no qual os meios de aplicação das entradas (31-36) estão dispostos para aplicar ao microprocessador uma outra entrada representativa de um desvio temporal equivalente e o microprocessador (50) está disposto para calcular as horas respectivas em função do desvio temporal equivalente, bem como da referida latitude e da data e da hora.

4. Interruptor horário de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, no qual os meios de aplicação das entradas (31-36) estão dispostos para introduzir um desvio que é usado pelo microprocessador (50) para compensar as mudanças de fuso horário entre o local do interruptor horário e o GMT.

5. Interruptor horário de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, no qual o microprocessador (50) está disposto para ligar o dispositivo de ligação (70, 72) a uma hora de ligação que é função da, ou igual à hora do pôr do sol calculada, e desligar o dispositivo de ligação (70, 72) a uma hora de desligação que é função da, ou igual à hora do nascer do sol calculada.

6. Interruptor horário de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, no qual o microprocessador (50) é programável para desligar o dispositivo de ligação (70, 72) e ligá-lo de novo a horas escolhidas respectivas entre a hora do pôr do sol calculada e a hora do nascer do sol imediatamente seguinte calculada.

7. Interruptor horário de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, no qual os meios para aplicar ao microprocessador entradas representativas da hora e data correntes (31 -36) compreendem um radio-receptor e uma entrada (90, 91), adaptados para receber sinais de rádio que incluem informação de data e hora em tempo real. Lisboa, 17 de Fevereiro de 2000 O Agents Oficial da iedade industrie

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