BR102015005818B1

BR102015005818B1 - Disjuntor de circuito

Info

Publication number: BR102015005818B1
Application number: BR102015005818-7A
Authority: BR
Inventors: Bertrand Masseboeuf; Joel Sorin
Original assignee: Schneider Electric Industries Sas
Priority date: 2014-03-24
Filing date: 2015-03-17
Publication date: 2022-05-10
Also published as: EP2924837A1; CN104953533B; CN104953533A; FR3018961B1; EP2924837B1; FR3018961A1; RU2015109320A3; RU2015109320A; BR102015005818A2; RU2676334C2; US20150270083A1; ES2734674T3; US9490091B2

Abstract

DISPOSITIVO DE GERENCIAMENTO DE CAUSA DE DISPARO PARA DISPOSITIVO DE DISPARO ELETRÔNICO. A presente invenção refere-se a um dispositivo de gerenciamento (1) das causas de disparo de um dispositivo de disparo eletrônico, para permitir uma operação eficiente e confiável através de uma arquitetura com três microcontroladores. O primeiro microcontrolador (3), segundo microcontrolador (4), e terceiro microcontrolador (5) conectados realizam análise, e armazenamento das características típicas para o sistema de energia elétrica (2), medidas pelo microcontrolador (3). Dependendo das situações de alimentação de energia elétrica e dos eventos analisados, um, dois, ou três microcontroladores podem estar ativos para reduzir os requisitos de energia elétrica do dispositivo de gerenciamento (1). O armazenamento dos dados referentes ao sistema de energia elétrica (2) é realizado, pelo menos parcialmente, de maneira redundante.

Description

ANTECEDENTE DA INVENÇÃO

[001] A presente invenção refere-se a um dispositivo de gerenciamento de causa de disparo de disjuntores de circuito.

ESTADO DA TÉCNICA

[002] Depois de disparado um disjuntor de circuito eletrônico, é importante manter a informação com respeito à causa do disparo. Também é importante manter alguma informação dos eventos que ocorrem imediatamente antes do disparo.

[003] À maneira tradicional, a informação relacionada com a causa do disparo é gerada por meio de microprocessador que armazena estes dados em dispositivos de memória. O microprocessador também armazena dados com respeito às quantidades elétricas antes do instante do disparo. Uma demanda mais intensa de energia elétrica é colocada no microprocessador durante armazenamento de dados, que requer o uso de grandes microprocessadores.

[004] Existem diversos documentos com respeito a esta questão. Por exemplo, o documento EP 279692 propõe um reator de circuito com indicador de falha. Os dados referentes ao estado da fonte de energia elétrica monitorada imediatamente antes da falha são armazenados em um único microprocessador.

[005] Para simplificação, o disjuntor de circuito é alimentado diretamente pela linha a ser monitorada. Nesta configuração, quando ocorre o disparo, o disjuntor de circuito não está mais ligado.

[006] O documento US 5.089.928 descreve um disjuntor de circuito, usando um microcomputador para monitorar um circuito, e armazenar dados referentes ao circuito monitorado.

[007] O documento US 5.311.392 propõe um disjuntor de circuito equipado com dois processadores, para monitorar um circuito de alimentação de energia elétrica. Os processadores são energizados de maneira independente, de modo que um segundo processador também opera quando a alimentação do primeiro processador é interrompida. O primeiro processador tem acesso a mais informações que o segundo processador.

[008] O documento US 5.224.011 propõe um sistema, onde uma bateria é usada para realizar o armazenamento de dados em um circuito elétrico, quando da não disponibilidade da fonte de energia principal.

Objetivo da Invenção

[009] É observado que há requisitos para prover um disjuntor de circuito que provê informações com respeito às causas do disparo de maneira mais eficiente e confiável.

[0010] Este objetivo é realizado com um disjuntor de circuito compreendendo: - uma série de entradas projetada para ser conectada a um primeiro microcontrolador configurado para medir as características de uma corrente elétrica de uma linha de alimentação de energia elétrica, para detectar uma falha elétrica na linha de alimentação de energia elétrica; - um segundo microcontrolador alimentado pela citada linha de alimentação de energia elétrica e apresentando um primeiro valor de consumo de energia elétrica, o segundo microcontrolador sendo configurado para analisar dos dados provindos do microcontrolador para detectar uma falha elétrica da linha de alimentação, - um terceiro microcontrolador alimentado pela citada linha de alimentação de energia elétrica, e conectado para receber dados dos primeiro e segundo microcontroladores, o terceiro microcontrolador sendo configurado para indicar a causa do disparo do disjuntor de circuito, o terceiro microcontrolador apresentando um segundo valor de consumo, mais baixo que o primeiro valor de consumo de energia elétrica, - uma fonte de energia elétrica de reserva (back-up) configurada para alimentar o terceiro microcontrolador, em caso não disponibilidade da linha de alimentação de energia elétrica.

Breve Descrição dos Desenhos

[0011] Outras vantagens e aspectos da presente invenção serão mais claramente aparentes a partir da descrição que se segue de configurações particulares da invenção, que serão providas meramente com propósito exemplar não limitante, e representadas nos desenhos anexos, nos quais:

[0012] A Figura 1A ilustra de maneira esquemática uma primeira configuração de um disjuntor de circuito;

[0013] A Figura 1B ilustra de maneira esquemática uma segunda configuração de um disjuntor de circuito;

[0014] A Figura 2 ilustra um fluxograma mostrando as ações realizadas pelo disjuntor de circuito;

[0015] As Figuras 3A e 3B representam duas configurações de um disjuntor de circuito de maneira esquemática;

[0016] A Figura 4 representa um fluxograma que mostra as etapas de gerenciamento do estado da bateria;

[0017] A Figura 5 representa tempo e ciclos sequenciando as variações da corrente produzida pela bateria no escopo de um método de gerenciamento de descarga de bateria; e

[0018] A Figura 6 representa exemplos da variação versus tempo da voltagem elétrica, medida nos terminais da bateria.

Descrição Detalhada

[0019] As Figuras 1A e 1B mostram um dispositivo de monitoramento 1 para linhas de alimentação de energia elétrica de um sistema de energia elétrica 2. De maneira vantajosa, o dispositivo de monitoramento 1 faz parte de um disjuntor de circuito conectado a uma ou mais linhas de alimentação de energia elétrica do sistema de energia elétrica 2. O dispositivo de monitoramento analisa as linhas para determinar se elas estão operando normalmente ou defeituosamente. O disjuntor de circuito é configurado para analisar as características elétricas da linha de alimentação de energia elétrica monitorada por microcontroladores, e acionar a desconexão desta linha de alimentação de energia elétrica, se detectada uma falha elétrica. O dispositivo de monitoramento 1 pode compreender um primeiro microcontrolador 3, um segundo microcontrolador 4, e um terceiro microcontrolador 5, cujas especificidades serão definidas mais adiante. Alternativamente, o primeiro microcontrolador 5 fica fora do dispositivo de monitoramento 1, mas é conectado a uma série de entradas do dispositivo de monitoramento 1, provendo dados com respeito às quantidades elétricas representativas do sistema de energia elétrica 2 para este último.

[0020] O primeiro microcontrolador 3 é conectado a uma linha de alimentação de energia elétrica do sistema de energia elétrica 2. O primeiro microcontrolador 3 inclui meios de medição 6 para medir as quantidades características do sistema de energia elétrica 2 (etapa F1) tal como, por exemplo, voltagem V, corrente I, e frequência f. O primeiro microcontrolador 3 pode ser integrado ao disjuntor de circuito ou se localizar fora do disjuntor de circuito. O primeiro microcontrolador 3 também é configurado para monitorar o sistema de energia elétrica e detectar uma possível falha.

[0021] Em uma configuração vantajosa, o primeiro microcontrolador 3 é eletricamente alimentado por uma fonte de energia elétrica 7 que é provida pela linha elétrica a ser monitorada. A fonte de energia elétrica primária 7 é a fonte principal do primeiro microcontrolador 3. Como a fonte de energia elétrica do disjuntor de circuito e, mais particularmente, do disjuntor de circuito 1 é provida pelo sistema de energia elétrica 2 ou derivada do mesmo, em caso de disparo do disjuntor de circuito, a fonte de energia elétrica primário é cortada, interrompendo a alimentação do primeiro microcontrolador 3. Ademais, a energia elétrica suprida pela fonte de energia primária 7 pode variar de acordo com a carga elétrica conectada ao sistema de energia elétrica.

[0022] Uma fonte de alimentação de energia elétrica de reserva (back-up) é provida por um primeiro capacitor 8 para alimentar o primeiro microcontrolador 3 durante um período de tempo limitado, quando da interrupção da fonte de alimentação de energia elétrica primária 7. Desta maneira, quando a ordem de disparo for enviada para o disjuntor de circuito, ou quando o primeiro microcontrolador 3 detectar a interrupção de fonte de alimentação de energia elétrica primária, deve haver uma quantidade de energia remanescente suficiente no capacitor 8 para realizar a transferência de dados relevantes a outras zonas do disjuntor de circuito. A fonte de alimentação de energia elétrica de reserva 8 permite a gravação de dados elétricos relevantes, quando uma falha elétrica for detectada na linha de alimentação de energia elétrica.

[0023] O primeiro microcontrolador 3 pode detectar uma falha no sistema de energia elétrica. Dados referentes ao sistema de energia elétrica 2, e, mais particularmente, à linha monitorada são comunicados a diferentes componentes do disjuntor de circuito, através da primeira linha de comunicação 9, a partir do primeiro microcontrolador 3.

[0024] Em uma configuração particular, mostrada nas Figuras 1A e 1B, um primeiro microcontrolador 4 é conectado ao primeiro microcontrolador 3 através de uma primeira linha de comunicação 9. Desta maneira, o segundo microcontrolador 4 recebe dados referentes ao sistema de energia elétrica 2 via primeiro microcontrolador 3. O segundo microcontrolador 4 também pode receber dados referentes ao sistema de energia elétrica 2 a partir de outros dispositivos do dispositivo de monitoramento. Estes outros dispositivos proveem medições das quantidades elétricas do sistema de energia elétrica.

[0025] A função principal do segundo microcontrolador 4 é analisar e armazenar dados referentes ao sistema de energia elétrica 2. O segundo microcontrolador 4 realiza uma análise mais aprofundada das quantidades elétricas medidas, que permite um estudo mais detalhado do sistema de energia elétrica (Etapa F2). Nesta configuração, o segundo microcontrolador 4 pode requerer a desconexão do sistema de energia elétrica por problemas não detectados pelo primeiro microcontrolador 3, por exemplo, queda de voltagem além de um limite e/ou variação de frequência abnormal. O segundo microcontrolador 4 também é configurado para realizar uma análise mais precisa das características elétricas da linha monitorada, por exemplo, medições de voltagem, frequência, e/ou harmônicos, e enviar tais dados ao usuário e/ou a outros módulos de computação.

[0026] Para uma análise mais aprofundada dos dados referentes ao sistema de energia elétrica 2, o segundo microcontrolador 4 demanda uma grande quantidade de energia elétrica. Tal energia também pode ser usada para transmitir os dados colhidos a outros módulos de computação ou ao usuário. Com respeito a esta fonte de energia elétrica, o segundo microcontrolador 4 deve ser conectado à fonte de energia elétrica primária 7. De maneira vantajosa, o segundo microcontrolador 4 é alimentado via uma fonte de energia elétrica CC/CC, ela própria alimentada com uma fonte de energia elétrica primária 7. Como previamente, em caso de defeito no sistema de energia elétrica, ou se a fonte de energia elétrica primária 7 não puder suprir a quantidade de energia elétrica requerida, o segundo microcontrolador 4 se torna incapaz de funcionar.

[0027] Uma segunda fonte de energia elétrica de reserva é provida por um segundo capacitor 8’ para alimentar o segundo microcontrolador 4 durante um período de tempo limitado quando da interrupção da fonte de energia elétrica primária 7. Assim, quando do envio da ordem de disparo do disjuntor de circuito, ou quando da detecção pelo segundo microcontrolador 4 da perda da fonte de energia elétrica primária, ainda deve haver uma quantidade de energia elétrica remanescente suficiente no capacitor 8’ para permitir a transferência de dados relevantes a outros componentes do disjuntor de circuito.

[0028] O segundo microcontrolador 4 é conectado a uma memória 10. A memória 10 é vantajosamente alimentada de energia elétrica por meio de fonte de energia elétrica primária 7. Em caso de defeito da fonte de energia elétrica primária 7, é vantajoso conectar a memória 10 a uma fonte de alimentação de energia elétrica de reserva constituída de um capacitor 11, para prover energia elétrica durante um período de tempo limitado. Assim, os dados calculados pelo segundo microcontrolador 4 podem ser gravados na memória 10. A memória 10 vantajosamente é um tipo de memória não volátil, apagável e programável, ou memória de acesso randômico com gravação magnética permanente ou outro tipo de gravação que permita gravar os dados facilmente, e armazená- los mesmo na ausência de energia. Um usuário, então, pode ler os dados gravados.

[0029] A transferência de dados entre o segundo microcontrolador 4 e a memória 10 é feita por uma segunda linha de comunicação 12. Tipicamente, os dados armazenados provêm da análise das informações referentes ao sistema de energia elétrica 2. Por exemplo, os dados referentes à variação ao longo do tempo e/ou valores instantâneos de corrente I, voltagem V, ou frequência f, da corrente alternada presente no sistema de energia elétrica 2.

[0030] De maneira vantajosa, o segundo microcontrolador 4 é configurado para realizar uma computação de harmônicos, que requer uma computação usando transformação Fourier, que demanda uma quantidade muito grande de energia elétrica.

[0031] Ainda tem um terceiro microcontrolador 5, conectado a um segundo microcontrolador 4 incluindo um protocolo que permite a transferência de dados em ambas direções. Para alimentação de energia elétrica, o terceiro microcontrolador 5 é conectado à fonte de energia elétrica primária 7. De maneira vantajosa, o terceiro microcontrolador 5 é conectado à mesma fonte de energia elétrica do segundo microcontrolador 4, por exemplo, por um conversor CC/CC.

[0032] Vantajosamente, o terceiro microcontrolador 5 é associado a uma fonte de energia elétrica de reserva 13, independente do sistema de energia elétrica 2. Esta fonte de energia elétrica pode ser, por exemplo, uma bateria 12. A bateria 13 é um dispositivo eletroquímico, que converte energia química em energia elétrica por meio de uma reação química redox. A bateria 13 pode ser uma bateria não recarregável, denominada “bateria descartável” ou “bateria elétrica”. A bateria é vantajosamente comparada com um capacitor, na medida que poder ser substituída mais facilmente em caso de defeito.

[0033] Em caso de não disponibilidade da fonte de energia elétrica primária 7, o terceiro microcontrolador 5 é alimentado com a bateria 13. A bateria 13 é configurada com o terceiro microcontrolador 5, de modo que o terceiro microcontrolador 5 possa ser alimentado por um período de tempo mais prolongado que os primeiro e segundo microcontroladores, em caso de não disponibilidade da fonte de energia elétrica primária. Preferivelmente, a bateria 13 é configurada com o terceiro microcontrolador 5, para prover uma alimentação de energia elétrica permanente ao terceiro microcontrolador 5. O termo “alimentação de energia permanente” se refere a prover energia elétrica para o terceiro microcontrolador 5 ao longo de um período de tempo distintamente mais prolongado que o tempo requerido, para uma operação de manutenção, de modo que a alimentação para o microcontrolador seja restabelecida antes de a bateria esgotar. Para obter este resultado, o terceiro microcontrolador 5 tem funcionalidade reduzida, consumindo pouca energia. O terceiro microcontrolador 5 inclui uma funcionalidade de apresentação dos dados computados nos primeiro e segundo microcontroladores. O terceiro microcontrolador 5 tem um consumo de eletricidade mais baixo que o segundo microcontrolador 4. Por exemplo, o terceiro microcontrolador 5 não é provido com meios de computação que usem Transformação Fourier. Isto provê que o segundo microcontrolador tenha um consumo de eletricidade mais alto que o terceiro microcontrolador.

[0034] Tal configuração permite que o segundo microcontrolador 4 seja dedicado a operações com um consumo de energia elétrica mais alto, para realizar uma análise mais fina do sistema de energia a partir dos dados providos pelo primeiro microcontrolador 3 e por outros dispositivos que meçam as quantidades elétricas do sistema de energia elétrica 2, e, também, vantajosamente permite a transmissão de tais dados (ou pelo menos parte deles) ao usuário ou a outros componentes do disjuntor de circuito.

[0035] O terceiro microcontrolador 5 é dedicado a operações de comunicação de dados referentes às causas do disparo, em particular com o usuário, que requer uma quantidade menor de energia. Vantajosamente, o terceiro microcontrolador realiza a representação das causas de disparo. Depois do disparo do disjuntor de circuito, não é mais necessário analisar o sistema de energia interrompido, mas, no entanto, é importante saber as razões que levaram ao disparo, e, por conseguinte, ao corte da alimentação de energia pelo sistema de energia elétrica. Portanto, não é necessário manter a operação do segundo microcontrolador 4, e, ao contrário, é importante manter a alimentação para o terceiro microcontrolador 5, para colher dados relevantes e disponibilizá-los.

[0036] A dissociação das funcionalidades entre dois microcon- troladores com diferentes consumos de energia elétrica permite realizar funções desejadas na presença da fonte de energia elétrica primária e garantir que dados relativos sejam providos depois da desconexão, por um período de tempo que pode ser prolongado. Isto, particularmente, também provê um dispositivo compacto e robusto, por não ser necessário prover uma fonte de energia elétrica de reserva que alimente todos os componentes do disjuntor de circuito.

[0037] Os capacitores 8 e 8’ alimentam energia aos primeiro e segundo microcontroladores 3 e 4 por um breve período de tempo para gravar as características elétricas do sistema de energia antes e imediatamente depois da desconexão. Estes dados ficam gravados na memória. Como a memória 10 também é alimentada por uma fonte de alimentação de energia elétrica de reserva 11 - tipo capacitor - o terceiro microcontrolador 5 é capaz de recuperar estes dados.

[0038] Uma vez que os microcontroladores são alimentados pela fonte de energia elétrica primária 7, esta última pode não ser capaz de suprir a quantidade de energia necessária para uma operação correta do segundo microcontrolador 4. Este cenário pode ocorrer quando houver apenas uma pequena carga na linha elétrica, ou se falhar a conexão terra. Se uma falha for detectada pelo primeiro microcontrolador 3, este último informa o terceiro microcontrolador 5 e os dados são armazenados, sem que o segundo microcontrolador 4 tenha que intervir, no caso de haver uma linha de comunicação direta entre o primeiro microcontrolador 3 e o terceiro microcontrolador 5.

[0039] Vantajosamente, o terceiro microcontrolador 5 tem o primeiro meio de análise 14 configurado para analisar características do sistema de energia elétrica e vantajosamente analisar as correntes intensas I e voltagens elevadas V do sistema de energia elétrica 2. Estes dados podem ser facilmente calculadas e as computações requerem pouca energia. O terceiro microcontrolador 5 pode ser usado para detectar um defeito no sistema de energia elétrica (Etapa F3).

[0040] Vantajosamente, o segundo microcontrolador 4 por sua vez tem um segundo meio de análise 15, configurado para analisar somente correntes intensas ou débeis I e voltagens elevadas V presentes no sistema de energia elétrica 2. Preferivelmente, a análise realizada pelo segundo microcontrolador 4 usa os dados providos pelo primeiro microcontrolador 3 ou de outros dispositivos que forneçam medições relativas às quantidades elétricas do sistema de energia elétrica 2. Neste caso, não há nenhum risco de disparo de sobrevoltagem, e o terceiro microcontrolador 5 também pode ser configurado para realizar uma análise apropriada do sistema de energia. Esta configuração provê um disjuntor de circuito funcional ao longo de uma faixa de corrente I mais ampla.

[0041] Para facilitar a recuperação de dados no terceiro microcon- trolador 5, itens de dados diferentes são vantajosamente enviados a partir do segundo microcontrolador 4. O segundo microcontrolador 4 envia informações relativas a sua própria presença por meio de um sinal de sincronização. Assim, se o segundo microcontrolador 4 não estiver mais ligado, o terceiro microcontrolador 5 detecta este estado pela falta de um sinal de sincronização. O segundo microcontrolador 4 também envia um sinal indicando que a ordem de desconexão do sistema de energia elétrica foi inicializada, para facilitar a recuperação dos dados elétricos (Etapa F5), inicializando a recuperação de dados assim que possível.

[0042] Em uma configuração particular, ilustrada na Figura 1A, pelo menos duas linhas de comunicação são usadas. Uma primeira linha de comunicação 9 é usada entre os microcontroladores 3, 4, 5, vantajosamente para transferir dados referentes ao sistema de energia 2. Duas derivações são conectadas por derivação, de modo que os microprocessadores 4 e 5 recebam os mesmos dados. Uma linha de sincronização 16 conectando os segundo microcontrolador 4 e terceiro microcontrolador 5 também permite troca de dados. A linha de sincronização 16 permite definir o processador encarregado da leitura dos dados. De maneira vantajosa, o segundo microcontrolador 4 uma vez ligado, tem a prioridade ou exclusividade para ler e analisar dados providos pelo primeiro microcontrolador 3. O terceiro microcontrolador 5 pode permanecer em espera ou em suspenso, quando não há disparo do disjuntor de circuito. Uma linha de indicação 17 indica a desconexão do sistema de energia elétrica e a causa detectada pelo segundo microcontrolador 4 (Etapas F5 e F6) com um sinal específico.

[0043] Em outra configuração particular ilustrada na Figura 1B, pelo menos duas linhas de comunicação são usadas. Uma primeira linha de comunicação 9 é usada para transferir dados referentes ao sistema de energia elétrica 2 entre o primeiro microcontrolador 3 e o segundo microcontrolador 4. Uma segunda linha de comunicação 9’ é usada para transferir dados referentes ao sistema de energia elétrica 2 entre o segundo microcontrolador 4 e o terceiro microcontrolador 5. Uma linha de sincronização 16 conectando segundo e terceiro microcontroladores 4 e 5 também permite a troca de dados. A linha de sincronização 16 permite definir o microcontrolador encarregado da leitura dos dados como a configuração anterior. De maneira vantajosa, com o segundo microcontrolador 4 ligado, o segundo microcontrolador 4 faz leitura/ análise dos dados providos pelo primeiro microcontrolador 3. O terceiro microcontrolador 5 se mantém em suspenso ou em estado de espera, quando não há disparo do disjuntor de circuito. A linha de indicação 17 indica a desconexão do sistema de energia elétrica e a causa detectada pelo segundo microcontrolador 4 (Etapas F5 e F6) com um sinal específico.

[0044] Nos dois casos particulares das configurações ilustradas nas Figuras 1A e 1B, a linha de indicação 17 permite que o segundo microcontrolador 4 comunique ao terceiro microcontrolador 5, por exemplo, os dados resultantes de sua análise do sistema de energia elétrica 2. Desta maneira, o terceiro microcontrolador 5 não precisa analisar continuamente os dados referentes ao sistema de energia elétrica 2, recebidos pela linha de comunicação 9 ou 9’. Vantajosamente, o terceiro microcontrolador 5 tem um modo de espera no qual não consome energia elétrica. Desta maneira, o dispositivo de monitoramento 1 permite uma operação de maneira eficiente, em termos de energia elétrica. O terceiro microcontrolador 5 sai do modo de espera quando receber, por exemplo, um sinal de iniciar do primeiro microcontrolador 3 ou segundo microcontrolador 4. Por exemplo, quando da recepção de um sinal indicando o disparo do disjuntor de circuito, o terceiro microcontrolador 5 recupera os dados procedentes das memórias (por exemplo, memória 10) que são supridas pelo primeiro e/ou segundo microcontroladores (Etapas F7 e F8).

[0045] Também, de maneira vantajosa, o terceiro microcontrolador 5 é configurado para sair do estado de espera, quando falha a recepção de um sinal de sincronização. Assim, se a energia suprida pela fonte principal for insuficiente, dados podem ser armazenados nas memórias 10 e 19, mesmo se o segundo microcontrolador 4 estiver inativo.

[0046] Em uma configuração vantajosa, ilustrada na Figura 1A, o primeiro microcontrolador 3 é conectado ao segundo microcontrolador 4 e ao terceiro microcontrolador 5 por duas conexões, conectadas por derivação com a linha 9. Desta maneira, os dois microcontroladores 4 e 5 recebem os mesmos dados provindos do primeiro microcontrolador 3.

[0047] De maneira ainda mais vantajosa, ilustrado na Figura 1A, a transferência de dados é realizada com uma memória buffer 18. Uma primeira memória buffer 18a faz a conexão entre o primeiro microcontrolador 3 e o segundo microcontrolador 4, e uma segunda memória buffer 18b faz a conexão entre o primeiro microcontrolador 3 e o terceiro microcontrolador 5. Portanto, tem uma primeira linha de alimentação em comunicação com uma memória buffer 18a que conecta o primeiro microcontrolador 3 ao segundo microcontrolador 4. Também tem uma segunda linha de alimentação provida com uma memória buffer 18b, que conecta o primeiro microcontrolador 3 ao terceiro microcontrolador 5.

[0048] Em uma configuração vantajosa ilustrada na Figura 1B, o primeiro microcontrolador 3 é conectado ao segundo microcontrolador 4, então, o segundo microcontrolador 4 é conectado ao terceiro microcontrolador 5 por duas conexões diferentes, respectivamente indicada por 9 e 9’. Desta maneira, o microcontrolador 5 recebe dados do primeiro microcontrolador 3 via segundo microcontrolador 4.

[0049] De maneira ainda mais vantajosa, como na Figura 1B, a transferência de dados é realizada com uma memória buffer 18. Uma primeira memória buffer 18a faz a conexão entre o primeiro microcontrolador 3 e o segundo microcontrolador 4, e uma segunda memória buffer 18b faz a conexão entre o segundo microcontrolador 4 e o terceiro microcontrolador 5. Assim, tem uma primeira linha de comunicação provida com uma memória buffer 18a que conecta o primeiro microcontrolador 3 com o terceiro microcontrolador 5. Também tem uma segunda linha de comunicação provida com uma memória buffer 18b, que conecta o segundo microcontrolador 4 com o terceiro microcontrolador 5.

[0050] De maneira vantajosa, nas configurações ilustradas nas Figuras 1A e 1B, o segundo microcontrolador 4 emite um sinal de sincronização ao terceiro microcontrolador 5, para definir a prioridade de leitura nas memórias buffer 18, 18’.

[0051] Também de maneira vantajosa, o primeiro microcontrolador 3 é conectado a outros dois microcontroladores 4 e 5, por uma das linhas de comunicação 9 e 9’ com propósito de indicar a transmissão de uma falha no sistema de energia elétrica, que resulta na pedido de desconexão (etapas F4 e F5). O uso de uma destas linhas de comunicação permite garantir a gravação de dados com respeito às causas da desconexão.

[0052] Em uma configuração particular ilustrada nas Figuras 1A e 1B, o terceiro microcontrolador 5 é conectado a uma segunda memória 19 para armazenar os dados provindos do microcontrolador 5. Assim, parte dos dados é gravada duas vezes. Há uma redundância entre as memórias 10 e 19, que permite que os dados sejam recuperados mais facilmente, no caso de um problema vir a afetar a integridade do disjuntor de circuito.

[0053] De maneira vantajosa, se o terceiro microcontrolador 5 detectar que a memória 10 não está mais ligada, o terceiro microcontrolador 5 grava os dados em outra memória, por exemplo, na memória interna do microcontrolador 5, mas esta última, no entanto, é uma memória volátil. Também é possível armazenar dados na memória 19.

[0054] Em uma configuração preferida, os segundo e terceiro microcontroladores não trocam dados diretamente. As trocas de dados são realizadas por memórias comuns aos dois microcontroladores, por exemplo, memória 10 e/ou 19, ou por linhas de comunicação paralelas, cada uma delas provida com uma memória, por exemplo, memórias buffer 18 das linhas 9 e/ou 9’.

[0055] A configuração ilustrada na Figura 1A vantajosamente torna possível não usar o terceiro microcontrolador 5, que pode estar em modo de espera durante grande parte do tempo de operação do disjuntor de circuito 1.

[0056] Os meios de transmissão 20 são preferivelmente conectados à segunda memória 19 e/ou memória 10, para realizar mais facilmente a transmissão dos dados gravados. O usuário pode receber e ler os dados referentes ao sistema de energia elétrica 2 sem usar o terceiro microcontrolador 5 que permite limitar quantidade de energia consumida. Por exemplo, os meios de transmissão 20 transmitem dados referentes ao sistema de energia elétrica 2 através de uma comunicação de campo próximo (near field communication) ou por outro tipo de comunicação, baseado em ondas eletromagnéticas.

[0057] É vantajoso acoplar o microcontrolador 5 com um ou mais dispositivos de indicação (etapa F9) para facilitar a leitura das causas responsáveis pelo disparo de um disjuntor de circuito. O terceiro microcontrolador 5 tem uma saída de indicação 21 que é configurada para indicar informações ao usuário derivadas dos dados referentes ao sistema de energia elétrica 2. Esta indicação, por exemplo, pode ser provida por meio de diodos emissores de luz (LEDs) conectados à saída de indicação 21. Assim, em caso de disparo, o usuário sabe muito rapidamente se o disparo do disjuntor de circuito está associado a um problema de sobrecarga, surto de voltagem, ligação terra, sobrevoltagem, ou a outro incidente, colocando rapidamente o usuário na trilha correta na busca das causas do incidente.

[0058] De maneira vantajosa, o disjuntor de circuito compreende relógio 22, que permite que eventos diferentes que estejam ocorrendo recebam a devida marcação de tempo. Por exemplo, a gravação é associada a uma data, para determinar a evolução cronológica dos diferentes parâmetros elétricos entre si.

[0059] Em uma configuração, o primeiro disjuntor de circuito 3 é um microcontrolador do tipo “Circuito Integrado de Aplicação Específica” (ASIC de Aplication Specific Integrated Circuit) que mede continuamente Corrente I e Voltagem V do sistema de energia elétrica 2. Quando uma falha no sistema de energia elétrica 2 for detectada, o disjuntor de circuito 3 indica tal ocorrência ao segundo microcontrolador 4 e terceiro microcontrolador 5, e dispara a interrupção da corrente no sistema de energia elétrica 2.

[0060] A operação do dispositivo de monitoramento 1 pode ser garantida em duas situações operacionais. Na primeira situação, o sistema de energia elétrica 2 provoca uma grande quantidade do fluxo de energia elétrica, por exemplo, uma corrente de cerca de 25% da corrente nominal (ou maior ) do disjuntor de circuito, que faz o disjuntor de circuito 1 monitorar valores elevados para Corrente I e/ou Voltagem V. Nesta situação, a fonte de energia elétrica primária é suficiente para alimentar todos os componentes do dispositivo de gerenciamento 1. Neste caso, o segundo microcontrolador 4 é capaz de analisar os dados referentes ao sistema de energia elétrica 2 e continuamente armazenar dados relativos ao sistema de energia elétrica 2 na memória 10, e permite a consulta dos dados armazenados na memória 10. O terceiro microcontrolador 5 pode ficar no modo de espera, quando o segundo microcontrolador 4 analisa os dados referentes ao sistema de energia elétrica 2.

[0061] Nesta situação operacional, quando o primeiro microcon- trolador 3 detecta uma falha no sistema de energia elétrica 2, o primeiro microcontrolador 3 desconecta o sistema de energia elétrica 2. A fonte de energia elétrica principal 7 também é interrompida, uma vez que deriva do sistema de energia elétrica 2. Por meio de primeiro capacitor 8, o primeiro microcontrolador 3 pode informar ao terceiro microcontrolador 5, que ele é alimentado pela fonte de energia elétrica de reserva 13.

[0062] Por meio do relógio 22, o terceiro microcontrolador 5 pode marcar a data da desconexão iniciada pelo primeiro microcontrolador 3 e armazenar a data na segunda memória 19. Via segunda linha de comunicação 12, o terceiro microcontrolador 5 pode ler os dados relativos à análise do sistema de energia elétrica 2 que foi escrita pelo segundo microcontrolador 4 na primeira memória 10 antes de a falha ocorrida no sistema de energia elétrica 2 e durante o ocorrência da falha no sistema de energia elétrica. Este microcontrolador 5 pode transmitir todos os dados para o meio de transmissão 20 que pode enviá-los ao usuário. O terceiro microcontrolador 5 também pode enviar um sinal que corresponde à causa do disparo, via saída de indicação 21 para prover informações ao usuário, por exemplo, via diversos diodos emissores de luz. Assim, todos os dados relativos ao sistema de energia elétrica 2 são transmitidos ao usuário.

[0063] Em um particular modo de operação capaz de ser combinado com outros modos de operacionais, o relógio 22 é compartilhado com o terceiro microcontrolador 5, segundo microcon- trolador 4, e primeiro microcontrolador 3. Alternativamente, cada microcontrolador pode ser associado a um relógio específico, ou o relógio pode ser comum a dois microcontroladores.

[0064] Na segunda situação operacional, o sistema de energia elétrica 2 provê um fluxo fraco de corrente elétrica, por exemplo, menor que 20% da corrente nominal do disjuntor de circuito. Consequentemente, a fonte de energia elétrica primária 7 não é suficiente para operação do segundo microcontrolador 4. Neste caso, o primeiro microcontrolador 3 envia dados referentes ao sistema de energia elétrica ao terceiro microcontrolador 5. Se o primeiro microcontrolador 3, detectar uma falha do sistema de energia elétrica 2, apenas o terceiro microcontrolador 5 pode analisar a causa da falha e armazenar os dados referentes ao sistema de energia elétrica 2.

[0065] Como indicado acima, é vantajoso que o microcontrolador 5 seja provido com estado de espera, no qual o consumo de energia é extremamente reduzido ou mesmo zero. Uma vez que o terceiro microcontrolador 5 não é usado para analisar condições operacionais da linha de alimentação de energia elétrica, o terceiro microcontrolador 5 se mantém no estado de espera na maior parte do tempo.

[0066] De maneira vantajosa, o terceiro microcontrolador é configurado de modo a deixar o estado de espera ao receber um sinal provindo do primeiro e/ou segundo microcontrolador, indicando uma atividade do sistema de energia elétrica 2 ou a detecção de uma falha elétrica. Assim, em operação normal do disjuntor de circuito para monitorar o sistema de energia elétrica, o terceiro microcontrolador 5 se mantém no estado de espera, e quando ocorre uma atividade ou detecção de falha elétrica, o terceiro microcontrolador 5 é ativado, para recuperar informações relevantes, antes da desconexão final de outros dois microcontroladores 3 e 4.

[0067] Nas configurações ilustradas nas Figuras 1A e 1B, os microcontroladores e memórias são alimentados com uma voltagem entre a mesma voltagem de referência 23 (Terra) e voltagem a partir da fonte de energia elétrica primária. Alternativamente, é possível usar diferentes voltagens de referência para cada microcontrolador e/ou para cada memória.

[0068] Em uma configuração vantajosa, é possível ativar o terceiro microcontrolador 5 de maneira periódica ou em uma ordem provida pelo usuário, para realizar uma ou mais funções.

[0069] Em uma configuração particularmente vantajosa, o dispositivo de monitoramento 1 compreende um sistema de gerenciamento de descarga da bateria 13. Descobriu-se que, em certos casos, quando da atuação do disjuntor de circuito, a bateria não é suficientemente potente para alimentar o microcontrolador 5.

[0070] A operação descrita acima pode ser acrescentada na Figura 2. Os primeiro e segundo microcontroladores 3 e 4 e possivelmente o terceiro microcontrolador 5 realizam a análise das quantidades elétricas do sistema de energia 2 (Etapas F1, F2, F3). O sistema de energia é indicado como “linha primária”.

[0071] Se pelo menos um dos microcontroladores detectar uma anomalia no sistema de energia elétrica 2, este microcontrolador envia um sinal que para um disjuntor de circuito constitui a ordem para desconectar a fonte de energia elétrica. A fonte de energia elétrica é interrompida na etapa F4, e, portanto, isto vale para fonte de energia elétrica primária do disjuntor de circuito. Simultaneamente ou consecutivamente à ordem de desconexão, informações são transmitidas pelo primeiro microcontrolador 3 e/ou segundo microcontrolador 4 ao terceiro microcontrolador 5 para informar a desconexão da fonte de energia elétrica (Etapa F6). Como indicado acima, o terceiro microcontrolador 5 recupera os dados relevantes referentes ao sistema de energia elétrica (Etapa F7) a partir dos primeiro e segundo microcontroladores 3, 4 e/ou das memórias buffer 18 das linhas de comunicação e/ou das memórias 10 e 19. Os dados coletados e possivelmente analisados são transferidos para memória 10 e possivelmente para a memória 19 (Etapa F8). Em adição à gravação, o dispositivo indica o tipo de defeito que causou a desconexão do sistema de energia elétrica (Etapa F9).

[0072] Como descrito acima em uma configuração particularmente vantajosa, o dispositivo de monitoramento compreende um dispositivo de gerenciamento da descarga da bateria 13. Descobriu-se que, em certas situações, quando da ocorrência de um disparo no disjuntor de circuito, a bateria 13 não é capaz de suprir energia elétrica ao terceiro microcontrolador 5. Em uma configuração padrão, o disjuntor de circuito não é projetado para disparar regularmente, e é raro o uso da fonte de energia elétrica de reserva. Por conseguinte, é importante, nesta situação excepcional, que o dispositivo de monitoramento seja capaz de ajudar o usuário a encontrar a solução de problema específico para encontrar a causa do defeito elétrico.

[0073] A Figura 3A ilustra um dispositivo de monitoramento 1, por exemplo, um disjuntor de circuito, configurado para monitorar uma ou mais linhas de alimentação de energia elétrica. O dispositivo de monitoramento 1 é projetado para ser conectado a linhas de alimentação de energia elétrica e configurado para medir características elétricas das linhas, por exemplo, voltagem na linha e/ou corrente que flui na linha. No caso de um disjuntor de circuito, pode ocorrer a desconexão da linha de alimentação de energia elétrica monitorada em caso de detecção de um defeito.

[0074] O dispositivo de monitoramento 1 compreende uma série de terminais de alimentação de energia elétrica designada para ser conectada à fonte de alimentação de energia elétrica primária 2. A fonte de alimentação de energia elétrica primária 2 é a fonte de alimentação de energia elétrica principal que, principalmente ou prioritariamente, supre energia elétrica a diferentes componentes do dispositivo de monitoramento 1.

[0075] Para amenizar uma deficiência da fonte de alimentação de energia elétrica primária 2, o dispositivo de monitoramento 1 compreende uma fonte de alimentação de energia elétrica de reserva 13 que é constituída por uma bateria. A bateria 13 é provida com dois contatos 13a que conectam a bateria 13 com os componentes do dispositivo de monitoramento 1. De maneira vantajosa, toda circuitagem eletrônica (ou parte dela) do dispositivo de monitoramento 1 é alimentada pela bateria 13 para prover uma grande autonomia em caso de não disponibilidade da fonte de energia elétrica principal 2. De maneira vantajosa, a bateria 13 alimenta pelo menos um circuito de armazenamento 24, que armazena indicadores que correspondam às quantidades elétricas medidas. Em caso de disjuntor de circuito, o circuito de armazenamento 24 preferivelmente armazena indicadores que correspondam à causa do disparo do disjuntor de circuito.

[0076] A fonte de alimentação de energia elétrica de reserva 13 é colocada no dispositivo de monitoramento 1, de modo a evitar a conexão de uma nova série de linhas de alimentação de energia elétrica dissociada da primeira série de linhas de alimentação de energia elétrica. Desta maneira, é possível dispor de um dispositivo de monitoramento 1 compacto, e que garante uma operação quase permanente.

[0077] Como o dispositivo de monitoramento 1 é colocado em ambientes agressivos, é vantajoso contar com uma fonte de alimentação de energia elétrica de reserva 13, que também seja capaz de suportar tais condições.

[0078] Em uma configuração vantajosa, o dispositivo de monitoramento 1 é configurado de modo que a fonte de alimentação de energia elétrica primário 2 seja a própria linha de alimentação a ser monitorada ou ligada à linha de alimentação de energia elétrica a ser monitorada. A linha de alimentação de energia elétrica a ser monitorada é projetada para alimentar uma ou mais cargas elétricas. Se o dispositivo de monitoramento detectar um defeito na linha de alimentação de energia elétrica, o dispositivo de monitoramento 1 provoca a desconexão da linha, que resulta no corte da fonte de alimentação de energia elétrica primária 2.

[0079] Assim, nesta configuração, quando é cortada a fonte de alimentação de energia elétrica a ser monitorada, na ausência da fonte de alimentação de energia elétrica 2, é necessário passar a alimentação para a fonte de alimentação de energia elétrica de reserva 13.

[0080] Como representado na Figura 3A, o dispositivo de monitoramento 1 compreende um circuito de controle, representado aqui pelo menos pelos microcontroladores 4 e 5. O circuito de controle é configurado para analisar a linha de alimentação de energia elétrica a ser monitorada. O circuito de armazenamento 24 é acoplado ao circuito de controle. Na configuração ilustrada nas Figuras 3A e 3B, o circuito de armazenamento 24 faz parte do circuito de controle e vantajosamente faz parte do terceiro microcontrolador 5.

[0081] A bateria 13 é configurada para alimentar o circuito de controle ou parte do circuito de controle (em particular circuito de armazenamento 2 4) para o caso de falha da fonte de alimentação de energia elétrica principal 2. A bateria vantajosamente alimenta o terceiro microcontrolador 5, que garante um bom desempenho para o dispositivo de monitoramento 1.

[0082] O dispositivo de monitoramento 1, ademais, compreende um circuito de gerenciamento 25 configurado para analisar o estado da bateria 13 e detectar um possível defeito da bateria 13.

[0083] O uso do circuito de gerenciamento 25, que verifica o estado da bateria 13, torna possível saber, ao longo do tempo, se a fonte de alimentação de energia elétrica de reserva 13 é capaz de alimentar circuito de armazenamento 24, e, vantajosamente, o terceiro microcontrolador 5, e daí, garantir uma operação satisfatória do dispositivo de monitoramento 1, quando a fonte de alimentação de energia elétrica principal não estiver disponível.

[0084] Os meios de medição 26 são configurados para medir voltagem Vbat nos terminais da bateria 13. Os meios de medição 26 são conectados a uma entrada de um comparador 27, para informar ao comparador o estado da bateria 13 através da Voltagem Vbat.

[0085] Os meios de medição 26 podem ser configurados para medir a voltagem nos terminais da bateria em caráter periódico um período simbolizado por tm na Figura 5, por exemplo, com relógio 22. Também é possível realizar uma medição da bateria 13 quando da recepção de um sinal de medição. O temo “voltagem medida” (Vbat) representa a voltagem nos terminais da de referência 13 ou quantidade representativa desta voltagem. Em uma configuração particular, a voltagem nos terminais da de referência é medida a cada 24 horas, isto é, Δtm = 24 h.

[0086] O comparador 27 é configurado para comparar a voltagem medida Vbat com um primeiro limite VOFF e com segundo limite Vmin. O segundo limite Vmin é maior que o primeiro limite VOFF.

[0087] O valor do segundo limite Vmin corresponde a uma bateria funcional 13. Assim, a voltagem medida Vbat é maior que o segundo valor limite Vmin, o comparador 27 emite dados representativos da comparação, e a bateria 13 é considerada funcional para o circuito de gerenciamento.

[0088] O intervalo entre o primeiro valor limite VOFF e o segundo valor limite Vmin corresponde a uma bateria 13, que pode apresentar um problema capaz de ser corrigido. Assim, se a voltagem medida Vbat estiver dentro deste intervalo, o comparador 27 envia um segundo dado, associado ao circuito de gerenciamento.

[0089] O valor do primeiro limite VOFF corresponde a bateria defeituosa 13 incapaz de ser reparada. Assim se a voltagem medida Vbat for menor que o primeiro valor limite VOFF o comparador 27 emite um terceiro dado representativo da comparação, e a bateria 13 é considerada uma bateria defeituosa. Neste caso, a bateria 13 deve ser substituída.

[0090] O dado emitido pelo comparador 27 é enviado ao circuito de gerenciamento 25. Se o circuito de gerenciamento 25 receber o primeiro dado, o dispositivo de gerenciamento 25 pode armazenar este dado na memória.

[0091] Se o circuito de gerenciamento 25 recebe o terceiro dado, o circuito de gerenciamento 25 pode informar ao usuário que a bateria 13 está defeituosa, e sua substituição deve ser agendada, para manter a operação do dispositivo de monitoramento 1 em plenas condições. A indicação de bateria defeituosa 13 pode ser realizada por meio de indicadores luminosos, por exemplo, LEDs. É também possível usar uma onda eletromagnética ou sinal eletrônico, para informar ao usuário que a bateria 13 está defeituosa. Por exemplo, o circuito de gerenciamento 25 indica o fim da vida da bateria 13, por uma saída 21 ou por uma saída dedicada.

[0092] Se o circuito de gerenciamento 25 receber o segundo dado, o circuito de gerenciamento é associado a um protocolo de teste para determinar se a bateria 13 é funcional ou defeituosa.,

[0093] O circuito de gerenciamento 25 é acoplado a uma carga elétrica 28 configurada para descarregar a bateria 13. Nestas condições, a corrente elétrica flui da bateria 13 para a carga elétrica 28 (através dos terminais 13a da bateria 13).

[0094] A descarga parcial da bateria 13 será disparada, quando a voltagem medida Vbat nos terminais 3a da bateria 13 é mais alta que o primeiro valor limite VOFF e mais baixa que o segundo valor limite Vmin.

[0095] A descarga da bateria 13 é disparada pelo circuito de gerenciamento 25, que define as condições de descarga, por exemplo, intensidade da corrente, duração da corrente, quantidade de cargas elétricas transferidas pela bateria 13, forma da corrente no tempo (intensidade versus tempo) e/ou número de repetições da corrente de descarga que define um padrão.

[0096] A corrente de descarga Id é emitida da bateria 13 e a corrente de descarga Id é configurada para eliminar, pelo menos parcialmente, a camada de passivação em um terminal ou em um dos eletrodos internos da bateria 13.

[0097] Por exemplo, a corrente de descarga Id se encontra na forma de diversos pulsos de forma quadrada.

[0098] Em uma configuração, o circuito de gerenciamento 25 é conectado ao eletrodo de controle de uma chave 29. A chave 29 conecta eletricamente os dois terminais 13a da bateria 23, ou um dos terminais 13a da bateria 13 a um potencial de referência 23 capaz de drenar as cargas elétricas. Esta configuração é vantajosa pelo fato de ser compacta, e permitir que o fluxo de corrente da bateria 13 seja facilmente controlado.

[0099] Em uma configuração ainda mais particular, a chave 29 é um transistor. O transistor permite provê uma corrente de descarga Id passe de um anodo da bateria 13 para o potencial de referência 23 através da carga elétrica 28. O potencial de referência 23, por exemplo, pode ser Terra. O uso de transistor 29 associado à carga elétrica 28 provê um dispositivo extremamente compacto, e, ao mesmo tempo, um bom controle da intensidade de corrente. O transistor 29 provê que a duração de fluxo de corrente seja fixada, e a carga elétrica 28 provê que a intensidade de corrente seja fixada.

[00100] O dispositivo de monitoramento 1 vantajosamente compreende um contador 30, configurado para medir a quantidade representativa do fluxo de elétrons.

[00101] Por exemplo, o dispositivo de monitoramento 1 vantajosamente compreende um contador 30 configurado para medir a quantidade de corrente que flui através dos terminais 13a da bateria 13 ou medir o número de interações da aplicação da corrente que flui através dos terminais 13a da bateria 13. O contador 30 pode ser um contador que recebe dados do circuito de gerenciamento 25 indicando o disparo de uma corrente de descarga Id. O contador 30, então, grava o número de interações de aplicação de corrente de descarga Id. O contador 30 também pode ser um contador para medir a ativação do eletrodo de controle da chave 29. O contador 30, ademais, pode ser um dispositivo de medição de corrente Id que flui pela bateria 13. O dado gravado, então, é a quantidade de elétrons que passou através dos terminais 13a da bateria 13.

[00102] Em uma configuração particular, o circuito de gerenciamento 25 é conectado ao contador 30. O circuito de gerenciamento 25 é configurado para indicar uma falha da bateria 13, se o segundo dado for enviado pelo comparador 27, e se o contador apresentar um valor mais alto que o valor crítico Nc. Nestas condições, detecta-se que a voltagem Vbat nos terminais da bateria 13 está dentro do intervalo, ao qual o protocolo de teste deve ser aplicado, e o contador 30 indica que o protocolo de teste foi aplicado diversas vezes. Por conseguinte, parece que a queda de voltagem não está ligada à camada de passivação, ou que o fluxo de corrente nos terminais da bateria 13 não é suficiente para quebrar a camada de passivação. A emissão de sinal de falha torna possível antecipar o agravamento de uma situação onde a bateria 13 se torna incapaz de suprir uma voltagem suficiente para alimentar o circuito de controle, terceiro microcontrolador, ou pelo menos o circuito de armazenamento 24.

[00103] Esta configuração torna possível detectar uma bateria não funcional mais rapidamente, e que certas baterias passivadas 13 sejam reativadas sem requerer a intervenção do usuário.

[00104] Em uma configuração particular, o circuito de medição 26 é configurado para medir a voltagem Vbat nos terminais da bateria 13 assim que a bateria 13 tenha sido instalada.

[00105] Nestas condições, uma bateria recém-instalada 13 é automaticamente detectada, que permite que o usuário imediatamente saiba se a nova bateria 13 apresenta intrinsecamente um problema. A situação onde um usuário que recém instalou uma nova bateria tem que voltar a trocar a bateria defeituosa, assim, pode ser evitada.

[00106] O circuito de medição 26, comparador 27, e circuito de gerenciamento 25 podem ser providos por circuitos eletrônicos distintos ou, pelo menos parcialmente, pelo mesmo circuito eletrônico, por exemplo, o circuito de controle, e, particularmente, por um microcontrolador.

[00107] O uso de um microcontrolador para formar pelo menos parte do circuito de gerenciamento 25 do circuito de medição 26 do comparador 27 e/ou contador 30 é vantajoso pelo fato de prover um dispositivo compacto com baixo consumo de energia elétrica.

[00108] Em uma configuração particular, representada na Figura 3B, a fonte de alimentação de energia elétrica primária 2 aplica uma voltagem Vdd ao dispositivo de monitoramento 1 via primeiro diodo 31. Esta configuração é particularmente vantajosa quando a fonte de alimentação de energia elétrica primária se origina da linha de alimentação de energia elétrica a ser monitorada - linha CC ou CA.

[00109] A voltagem Vdd é aplicada ao anodo do primeiro diodo 31. O primeiro diodo 31 é arranjado para alimentar o circuito de gerenciamento 25. O catodo do primeiro diodo 31, nesta, é conectado à entrada do terceiro microcontrolador 5.

[00110] Em uma configuração vantajosa, o primeiro diodo 31 também é conectado a um primeiro terminal de um capacitor desacoplador 32 configurado para suavizar a voltagem aplicada às fontes de alimentação. Um segundo terminal do capacitor desacoplador 32 é acoplado ao potencial de referência 23, nesta, representado pelo Terra. A alimentação de energia elétrica para o circuito de gerenciamento 25 a partir da fonte de energia elétrica primária 2 permite economizar energia elétrica da bateria, qual bateria entra em operação somente em caso de falha da fonte primária 2.

[00111] O mesmo é vantajosamente o caso para outros componentes envolvidos no monitoramento do estado da bateria 13, isto é, circuito de medição 26, contador 30, e comparador 27.

[00112] O anodo da bateria 13 é conectado à fonte do transistor 29. O circuito de gerenciamento 25 aplica uma voltagem Vpot à porta de conexão do citado transistor 29, que permite que o fluxo de uma corrente da bateria 13 (Figura 3b) seja controlado.

[00113] No exemplo ilustrado, o dreno do transistor 29 é conectado ao anodo de um segundo diodo 31’. O catodo do diodo 31’ é conectado à entrada do circuito de controlador, e, aqui, mais precisamente, à entrada do terceiro microcontrolador. A conexão elétrica dos dois diodos 31, 31’ com capacitor desacoplador 32 define o segundo nó N2. O transistor 29, por exemplo, é um transistor MOSFET tipo P.

[00114] Em uma configuração vantajosa, a voltagem de alimentação Vdd suprida pela fonte de alimentação de energia elétrica 2 é cerca de 3,3 V ±5%. A voltagem Vbat da bateria 13 é cerca de 3,6V para a bateria 13 totalmente carregada.

[00115] Em uma configuração, o capacitor desacoplador 32 é um capacitor tendo uma capacitância de cerca de Cd= 1 μF.

[00116] Em uma configuração particular, o primeiro e segundo diodos 31 e 31’ são diodos Schottky ou de Silício, de baixa voltagem limite na direção da corrente (forward).

[00117] Em um modo particular de operação, como na Figura 3b, a corrente de descarga flui através do terceiro microcontrolador 5. A carga elétrica 28 é conectada entre o terceiro microcontrolador 5 a voltagem de referência 23. Uma resistência elétrica de cerca de 1 kQ, por exemplo, pode ser usada para formar a carga elétrica 28. Neste caso, uma corrente de descarga Id de cerca de 3mA é vantajosa para garantir de degradação da camada de passivação. A corrente de descarga é vantajosamente igual a 3mA, que corresponde a variações de configuração para uma corrente entre 2,7 e 3,3 mA.

[00118] Nesta configuração, um primeiro nó elétrico N1 é definido pela conexão do anodo da bateria 13 com o terminal da fonte de transistor 298 e entrada da fonte de energia elétrica do circuito de controle 4. A voltagem Vbat da bateria 13 pode ser medida no nó N1 pelo meio de medição 26. O segundo nó elétrico N2 é definido pela conexão do catodo do primeiro diodo 31 com o catodo do segundo diodo 31’ e segunda entrada do 3op microcontrolador 5. Um terminal de capacitor desacoplador 32 também é conectado ao nó N2.

[00119] Em operação, o dispositivo de monitoramento 1 pode adotar o protocolo de monitoramento do estado da bateria 13 descrito a seguir e ilustrado na Figura 4.

[00120] O início do processo está representado pela Etapa 40, a bateria 13 está presente e o dispositivo de monitoramento 1 é alimentado quer pela bateria 13 ou fonte de alimentação 2. A Etapa 40 pode ser considerada um estado de espera.

[00121] Uma ordem de medição é emitida para iniciar a medição Vbat nos terminais 13a da bateria 13. Uma corrente de descarga Id, então, é vantajosamente aplicada à bateria 13 através da carga 28 para quebrar a camada de passivação e prover medições de voltagem em carga.

[00122] Na Etapa 41, a voltagem Vbat nos terminais da bateria 13 é medida com o meio de medição 26. A medição da voltagem Vbat preferivelmente pode ser feita por múltiplas medições sucessivas, que proveem o cálculo de, por exemplo, da média da voltagem Vbat para obter um valor mais confiável da Vbat. A corrente de descarga Id, então, é interrompida.

[00123] Em uma etapa 42-43, a voltagem medida Vbat é comparada com os primeiro e segundo valores limite Vmin e VOFF.

[00124] Na etapa 42, a voltagem medida Vbat é comparada com o primeiro valor limite VOFF (Vbat < VOFF ?).

[00125] Se a voltagem Vbat for menor que o primeiro valor limite (Vbat < VOFF), a bateria 13 será considerada defeituosa (Etapa 44), e vantajosa sua substituição.

[00126] Vantajosamente, a detecção de estado defeituoso é associada à indicação deste estado ao usuário (Etapa 45).

[00127] Seguindo o evento de indicação, o método de gerenciamento pode ser finalizado por uma fase de espera, para substituir a bateria 13. A indicação pode ser feita, por exemplo, com sinal vantajosamente discreto, enviado da saída 41 para um LED (diodo emissor de luz) ou com um sinal analógico ou digital enviado a outro componente do dispositivo de monitoramento. Em uma configuração particular, o valor limite VOFF, por exemplo, pode ser 2,3 V.

[00128] Se a voltagem Vbat na Etapa 42 for maior que o primeiro valor limite VOFF (Vbat > VOFF) a voltagem medida Vbat será comparada com o segundo valor limite Vmin. Na Etapa 43, a voltagem medida Vbat é comparada com o segundo valor limite Vmin (Vbat > Vmin?).

[00129] Se a voltagem Vbat for maior que o segundo valor limite Vmin (Vbat> Vmin), a bateria 13 será considerada funcional. Estes dados podem estar armazenados na memória.

[00130] O método de gerenciamento, então, passa para um estado de espera (Etapa 40) ou realiza outra etapa de medição da voltagem Vbat (Etapa 41). De maneira vantajosa, o método de gerenciamento volta para o estado inicial 40, e espera uma nova ordem de medição para evitar a aplicação de uma carga excessiva sobre a bateria 13.

[00131] Se a voltagem Vbat for menor que o segundo valor limite (Vbat < Vmin), isto significa que a voltagem Vbat está dentro do intervalo de voltagem entre o primeiro e segundo valores limite VOFF e Vmin. A bateria 13 pode apresentar um problema capaz de ser corrigido.

[00132] Um protocolo de teste adicional da bateria 13 é associado (Etapa 46). Uma corrente de descarga Id de novo é aplicada à bateria 13 através da carga 28, para quebrar a camada de passivação. De maneira vantajosa, com aplicação de uma corrente de descarga Id, o contador 30 é incrementado para saber o número de ocorrências deste tipo de problema (Etapa 47).

[00133] O contador é configurado para gravar o número de interações da ativação da corrente de descarga Id. Como indicado, o contador grava dados representativos do número de interações (n). Portanto, é possível gravar/ armazenar tempo, carga elétrica, número de interações, ou outras quantidades.

[00134] O incremento do contador (Etapa 47) não pode ser realizado antes, durante, ou depois da Etapa 46.

[00135] Depois de um certo período de aplicação de corrente de descarga Id, a voltagem Vbat nos terminais da bateria 13 é medida de novo (Etapa 41), para medir a evolução da voltagem Vbat.

[00136] Como previamente, a voltagem medida Vbat é comparada com os primeiro e segundo valores de voltagem (Etapas 42 e 43).

[00137] Se a voltagem Vbat for maior que o segundo valor limite Vmin (Vbat > Vmin), a bateria 13 será considerada funcional. Estes dados podem ser armazenados na memória, e será vantajoso a reinicialização do contador 30.

[00138] Se a voltagem Vbat for menor que o primeiro valor limite (Vbat < Vmin), a bateria 13 será considerada defeituosa, e será vantajoso sua substituição. O protocolo descrito acima pode ser aplicado.

[00139] Se o valor da voltagem Vbat estiver dentro do intervalo de voltagem entre os primeiro e segundo valores limite VOFF e Vmin, será possível voltar a gerar uma corrente de descarga Id.

[00140] Para evitar a repetição da corrente de descarga Id nos terminais da bateria 13 até a voltagem Vbat for menor que o primeiro valor limite VOFF será vantajoso introduzir uma etapa de comparação 48 do valor gravado no contador 30 com um valor crítico Nc (n < Nc ?). Aqui, de novo, a posição relativa da Etapa 48, com respeito às Etapas 46 e 47, não é importante.

[00141] Uma vez alcançado o valor limite Nc, é considerado que a bateria 13 não pode mais ser reparada, portanto, é considerada defeituosa (Etapa 44). O protocolo de falha é vantajosamente aplicado para informar ao usuário.

[00142] Assim, se a voltagem medida Vbat estiver entre os primeiro e segundo valores limite, será vantajoso comparar o valor do contador com um valor crítico (Etapa 48) para determinar se a bateria 13 está defeituosa ou se uma corrente de descarga pode melhorar a situação. Isto constitui um critério adicional, que permite a detecção de uma bateria defeituosa.

[00143] As Etapas 42 e 43 podem ser invertidas, até onde possível, para determinar se a voltagem Vbat é menor que o primeiro valor limite VOFF, maior que o segundo valor limite Vmin, ou se encontra no intervalo indicado acima.

[00144] Em uma configuração vantajosa, o protocolo de gerenciamento compreende a repetição de certas etapas de maneira periódica, para monitorar a evolução do estado da bateria 13 ao longo do tempo. Vantajosamente, a medição da voltagem Vbat nos terminais 13a da bateria 13 é realizada de maneira periódica.

[00145] Em uma configuração vantajosa, o protocolo de gerenciamento é disparado, quando uma nova bateria 13 é conectada ao dispositivo de monitoramento 1. Desta maneira, o usuário toma conhecimento rapidamente se a bateria 13 está funcional ou defeituosa.

[00146] Também é possível forçar o protocolo de medição, por exemplo, por meio de uma ação de usuário, quer apertando um botão 33 ou usando uma interface de comunicação.

[00147] Em um modo particular de operação, a medição da voltagem Vbat feita na Etapa 41 pode ser descrita esquematicamente, como na Figura 5. Na configuração ilustrada na Figura 5, a medição da voltagem é feita de maneira cíclica. O período é igual ao tempo Δtm.

[00148] Se a bateria 13 for considerada funcional, isto é, se a voltagem medida for maior que o valor limite Vmin, será vantajoso fazer a medição de voltagem em um primeiro período Δtm1, por exemplo, de 24 horas. Se, por outro lado, a bateria 13 for considerada potencialmente defeituosa, isto é, se a voltagem medida for menor que o valor limite Vmin ,mas maior que o valor limite VOFF, será vantajoso fazer a medição de voltagem em um segundo período Δtm2, por exemplo, de 19 minutos.

[00149] De maneira vantajosa, quando a voltagem nos terminais da bateria 13 for medida no intervalo definido pelas voltagens Vmin e VOFF, uma corrente de descarga Id é aplicada, e a voltagem Vbat é medida após um pré-determinado período de espera, a partir da interrupção da corrente de descarga Id.

[00150] Durante o período Δtm2, é aplicada a fase de descarga com corrente Id. Este período de descarga permite que os terminais da bateria atuem de modo a reduzir a formação de uma camada de passivação.

[00151] De maneira preferível, as medições de voltagem são realizadas após um primeiro tempo de espera Δt1, por exemplo, pelo menos 48 minutos. Este primeiro tempo de espera corresponde ao tempo que separa o término da aplicação da corrente Id e a primeira medição de voltagem Vbat. O primeiro tempo de espera permite que a medição de voltagem resulte confiável. É possível também medir a voltagem Vbat quando a corrente Id estiver fluindo. Aqui, de novo, é vantajoso fazer a medição de voltagem em condições estacionárias, por exemplo, depois do primeiro tempo de espera Δt1.

[00152] Como indicado, para obter uma medição mais precisa da voltagem Vbat nos terminais da bateria, preferivelmente diversas medições de voltagem devem ser feitas. Por exemplo, três medições.

[00153] Estas medições são feitas nos instantes t1, t2, t3 na Figura 5. As três medições podem ser separadas pelo mesmo período de repouso ou é possível usar diferentes períodos de repouso entre as primeira e segunda medições, e segunda e terceira medições.

[00154] Em um modo de operação que provê bons resultados, um tempo de espera de pelo menos 2ms é usado entre duas medições consecutivas.

[00155] Durante o período Δtm tem uma fase de descarga, onde a corrente Id é aplicada, e uma fase de repouso. Durante a fase de repouso, uma segunda corrente pode ser aplicada. A segunda corrente é menor que a primeira corrente Id. A segunda corrente vantajosamente é menor que metade da primeira corrente Id (em valor absoluto). É também possível ter uma segunda corrente igual a zero durante a fase de repouso.

[00156] Alternativamente, durante a fase de descarga, a corrente de descarga Id é uma corrente periódica, alternando períodos de descarga com uma primeira corrente e períodos de repouso com uma segunda corrente, a segunda corrente sendo menor que a primeira corrente (em valor absoluto), ou mesmo corrente zero.

[00157] Por exemplo, na Figura 5, no período Δtm tem uma fase de descarga com uma corrente igual a Id de t0 a t3 e fase de repouso com uma corrente muito menor de Id de t3 para o fim do período Δtm.

[00158] Com propósito experimental, bons resultados experimentais foram obtidos para um período Δtm igual a 19 segundos e fase t0 a t3 onde a corrente é igual a Id igual a 50 milissegundos para monitorar a voltagem Vbat e despassivação da bateria.

[00159] Com propósito experimental, a evolução da voltagem nos terminais da bateria está representada na Figura 6. Até o instante A, a voltagem medida Vbat fica entre as voltagens VOFF e Vmin. Restando uma dúvida com respeito ao estado da bateria, que pode ser funcional, mas passivada. Até o instante A, uma corrente de descarga é aplicada a partir da bateria 13.

[00160] Do instante A a B, Vbat é maior que a voltagem Vmin, e a bateria 13 é considerada funcional. A medição da voltagem Vbat é realizada periodicamente.

[00161] Do instante B a C, a voltagem Vbat fica entre a voltagem Vmin e VOFF. Uma corrente de descarga, de novo, é aplicada.

[00162] Do instante C em diante, a voltagem Vbat é menor que a voltagem VOFF, e a bateria 13 é considerada defeituosa.

[00163] Um dispositivo assim é provido, que se trata de um dispositivo eficiente, simples de produzir, e particularmente adequado como bateria de alimentação de energia elétrica 13 de um circuito de armazenamento 24.

Claims

1. Disjuntor de circuito, compreendendo: - uma série de entradas, projetadas para serem conectadas a um primeiro microcontrolador (3), e configuradas para medir as características da corrente elétrica de uma linha de alimentação de energia elétrica (2), para detectar uma falha elétrica na linha de alimentação de energia elétrica (2), - um segundo microcontrolador (4) tendo um primeiro valor de consumo de energia elétrica, o disjuntor de circuito caracterizado pelo fato de que compreende: - um terceiro microcontrolador (5) alimentado pela citada linha de alimentação de energia elétrica (2) e conectado de modo a receber dados dos primeiro e segundo microcontroladores (3, 4), o terceiro microcontrolador (5) sendo configurado para indicar a causa de disparo do disjuntor de circuito (1), o terceiro microcontrolador (5) tendo um segundo consumo de eletricidade mais baixo que o primeiro consumo de eletricidade, - uma fonte de alimentação de energia elétrica de reserva (13) configurada para alimentar o terceiro microcontrolador (5), no caso de não disponibilidade da linha de alimentação de energia elétrica (2), - e em que o segundo microcontrolador (4) é alimentado pela dita linha de alimentação de energia elétrica (2) e é configurado para analisar dados provindos do primeiro microcontrolador (3) para detectar uma falha elétrica na linha de alimentação de energia elétrica (2).

2. Disjuntor de circuito, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o terceiro microcontrolador (5) ser configurado de modo a sair do estado de espera quando da recepção de um sinal provindo do primeiro e/ou segundo microcontroladores (3, 4), indicando a detecção de uma falha elétrica na linha de alimentação de energia elétrica (2).

3. Disjuntor de circuito, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo fato de - o primeiro microcontrolador (3) ser conectado ao segundo microcontrolador (4) por uma primeira linha de comunicação (9) compreendendo uma primeira memória buffer (18a) que separa os primeiro e segundo microcontroladores (3, 4), - o segundo microcontrolador (4) ser conectado ao terceiro microcontrolador (5) por meio de uma segunda linha de comunicação (9’) compreendendo uma segunda memória buffer (18b) que separa os segundo e terceiro microcontroladores (4, 5), - o segundo microcontrolador (4) emitir um sinal específico ao terceiro microcontrolador (5) para definir a prioridade de leitura para as citadas primeira e segunda memórias buffer (18a, 18b).

4. Disjuntor de circuito, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo fato de - o primeiro microcontrolador (3) ser conectado ao segundo microcontrolador (4) por meio de uma primeira linha de comunicação (9) compreendendo uma primeira memória buffer (18a), - o primeiro microcontrolador (3) ser conectado ao terceiro microcontrolador (5) por meio de uma segunda linha de comunicação (9’) conectada por derivação com a primeira linha de comunicação (9), a segunda linha de comunicação (9’) compreendendo uma segunda memória buffer (18b), - um sinal de sincronização ser emitido pelo segundo microcontrolador (3) para o terceiro microcontrolador (4), para definir a prioridade de leitura nas primeira e segunda memórias buffer (18a, 18b).

5. Disjuntor de circuito, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de os segundo e terceiro microcontroladores (4, 5) serem conectados a uma primeira memória (10), e de um sinal de sincronização ser emitido pelo segundo microcontrolador (3) para o terceiro microcontrolador (5) para definir uma prioridade de leitura na citada primeira memória (10).

6. Disjuntor de circuito, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de a primeira memória (10) ser um tipo de memória não volátil, apagável e programável, ou memória de acesso randômico com gravação magnética permanente, e tendo uma fonte de energia elétrica de reserva formada por um capacitor.

7. Disjuntor de circuito, de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 ou 5, caracterizado pelo fato de o terceiro microcontrolador (5) ser configurado para sair de um estado de espera, quando da ocorrência de uma falha na recepção de um sinal de sincronização.

8. Disjuntor de circuito, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de os segundo e/ou terceiro microcontroladores (4, 5) serem conectados a uma segunda memória (19), e de a segunda memória (19) ser conectada a um meio de comunicação de campo próximo configurado para transmitir dados gravados na segunda memória (19).

9. Disjuntor de circuito, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato do segundo microcontrolador (4) e primeiro microcontrolador (3) cada um deles ter uma fonte de alimentação de energia elétrica de reserva formada por capacitor (8, 8’).

10. Disjuntor de circuito, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de compreender o primeiro microcontrolador (3) alimentado pela citada linha de alimentação de energia elétrica (2).