BR102019014722A2 - Sistema e método de medição capacitiva no circuito do aquecedor - Google Patents
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Abstract
sistema e método de medição capacitiva no circuito do aquecedor. um sistema inclui um elemento de aquecimento, um injetor de sinal e um receptor de sinal. o elemento de aquecimento é acoplado entre um primeiro nó e um segundo nó. o injetor de sinal é acoplado de forma comunicativa ao elemento de aquecimento através do primeiro nó. o gerador de sinal é configurado para fornecer um sinal de teste ao elemento de aquecimento. o receptor de sinal é acoplado de forma comunicativa ao elemento de aquecimento através do segundo nó. o receptor de sinal é configurado para receber o sinal de teste do elemento de aquecimento e para determinar uma capacitância do elemento de aquecimento com base no sinal de teste recebido.
Description
SISTEMA E MÉTODO DE MEDIÇÃO CAPACITIVA NO CIRCUITO DO AQUECEDOR
FUNDAMENTOS
[001] A tecnologia de aquecimento térmico é usada em sensores e sondas montados externamente em uma aeronave para mitigar os efeitos da chuva e da formação de gelo. A chuva e o gelo podem prejudicar a visibilidade de câmeras e sensores de luz. A formação de gelo pode bloquear sensores de ângulo de ataque e outras sondas em movimento. Os aquecedores evitam o acúmulo de gotículas de água e gelo, permitindo que sensores e sondas operem normalmente. A perda ou o desempenho degradado do aquecedor pode afetar diretamente o desempenho do sensor e da sonda. A perda da função do aquecedor pode causar a perda da função do sistema da aeronave e tornar a aeronave indisponível para uso. A perda da disponibilidade do sistema da aeronave pode causar insatisfação significativa do cliente, atrasos nos voos e perda de receita. Para evitar a falha do aquecedor, é desejável prever falhas futuras no aquecedor da aeronave.
SUMÁRIO
[002] Em um exemplo, um sistema compreende um elemento de aquecimento, um injetor de sinal, um primeiro dispositivo de acoplamento de sinal, um receptor de sinal e um segundo dispositivo de acoplamento de sinal. O elemento de aquecimento é montado em uma aeronave entre um primeiro nó e um segundo nó. O elemento de aquecimento é configurado para mitigar os efeitos da chuva e/ou congelamento. O injetor de sinal é acoplado de forma comunicativa ao elemento de aquecimento através do primeiro nó. O gerador de sinal é configurado para fornecer um sinal de teste ao elemento de aquecimento. O primeiro dispositivo de acoplamento de sinal é configurado para acoplar de forma comunicativa o injetor de sinal ao elemento de aquecimento através do primeiro nó. O receptor de sinal é acoplado de forma comunicativa ao elemento de aquecimento através do segundo nó. O receptor de sinal é configurado para receber o sinal de teste do elemento de aquecimento através do segundo nó e para determinar uma capacitância do elemento de aquecimento com base no sinal de teste recebido. O segundo dispositivo de acoplamento de sinal é configurado para acoplar de forma comunicativa o receptor de sinal ao elemento de aquecimento através do segundo nó.
[003] Em um exemplo, um sistema compreende um elemento de aquecimento, um injetor de sinal e um receptor de sinal. O elemento de aquecimento é acoplado entre um primeiro nó e um segundo nó. O injetor de sinal é acoplado de forma comunicativa ao elemento de aquecimento através do primeiro nó. O gerador de sinal é configurado para fornecer um sinal de teste ao elemento de aquecimento. O receptor de sinal é acoplado de forma comunicativa ao elemento de aquecimento através do segundo nó. O receptor de sinal é configurado para receber o sinal de teste do elemento de aquecimento e para determinar uma capacitância do elemento de aquecimento com base no sinal de teste recebido.
[004] Num exemplo, um método compreende fornecer, utilizando um injetor de sinal, um sinal de teste a um elemento de aquecimento de uma aeronave através de um primeiro nó; receber, utilizando um receptor de sinal, o sinal de teste do elemento de aquecimento através de um segundo nó; e determinar, utilizando o receptor de sinal, uma capacitância do elemento de aquecimento com base no sinal de teste recebido. BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS [005] A FIG. 1 ilustra uma aeronave com múltiplos aquecedores.
[006] A FIG. 2 é um diagrama esquemático de um sistema de medição capacitiva no circuito do aquecedor.
[007] A FIG. 3 é uma representação gráfica de um exemplo de sinal de entrada e um sinal de saída correspondente de um sistema de medição capacitiva no circuito do aquecedor da sonda.
DESCRIÇÃO DETALHADA
[008] Aparelhos, sistemas e métodos associados estão relacionados à detecção de desempenho de aquecedor degradado. A perda ou degradação do desempenho do aquecedor impacta diretamente a operação de uma aeronave, incluindo efeitos potenciais, como evitar o despacho ou a perda da disponibilidade do sistema. Utilizando o aparelho, sistemas e métodos associados, a capacitância dos aquecedores pode ser medida durante o uso do aquecedor. Os sinais de teste são injetados nos aquecedores e as saídas analisadas em busca de mudanças na capacitância. As alterações na capacitância do aquecedor indicam a degradação do aquecedor, permitindo assim o monitoramento ativo dos aquecedores para prever a degradação do aquecedor.
[009] A FIG. 1 ilustra a aeronave 6, incluindo os aquecedores 8.
[010] A aeronave 6 usa aquecedores 8 para impedir o acúmulo de umidade, nebulização e/ou formação de gelo. Os aquecedores 8 impedem a visibilidade de câmeras e sensores de luz e impedem o travamento de sensores de ângulo de ataque e outras sondas. A perda ou degradação do desempenho do aquecedor pode causar perda do funcionamento do sistema da aeronave e tornar a aeronave indisponível para uso.
[011] A FIG. 2 ilustra o sistema de medição capacitiva do aquecedor 10 incluindo entrada de energia 12, injetor de sinal 14, dispositivo de acoplamento de sinal 16, nó 18, elemento de aquecimento 20, nó 22, dispositivo de acoplamento de sinal 24, saída de potência 26 e receptor de sinal 28.
[012] A entrada de energia 12 é acoplada eletricamente ao elemento de aquecimento 20 no nó 18. O injetor de sinal 14 é acoplado de forma comunicativa ao elemento de aquecimento 20 no nó 18 através do dispositivo de acoplamento de sinal 16. A saída de potência 26 é acoplada eletricamente ao elemento de aquecimento 20 no nó 22. O receptor de sinal 28 é acoplado de forma comunicativa ao elemento de aquecimento 20 no nó 22 através do dispositivo de acoplamento de sinal 24. Em um exemplo, os dispositivos de acoplamento de sinal 16 e 24 são optoacopladores.
[013] A entrada de energia 12 fornece energia ao elemento de aquecimento 20. O elemento de aquecimento 20 está configurado para fornecer calor a uma região de uma aeronave. O injetor de sinal 14 é configurado para fornecer um sinal de teste ao elemento de aquecimento 20. O injetor de sinal 14 pode ser um gerador de sinal, um processador ou outro dispositivo capaz de fornecer um sinal de teste. O sinal de teste fornecido pelo injetor de sinal 14 pode ter uma frequência predeterminada ou uma varredura de frequência. O receptor de sinal 28 recebe o sinal de teste fornecido pelo injetor de sinal 14 após passar pelo elemento de aquecimento 20.
[014] O sinal de teste fornecido pelo injetor de sinal 14 sofrerá alterações de amplitude e fase à medida que passa através do elemento de aquecimento 20. Portanto, o sinal de teste fornecido e o sinal de teste recebido serão diferentes. A amplitude e o deslocamento de fase dependem da capacitância do elemento de aquecimento 20. Uma determinada capacitância fornece uma determinada impedância em uma determinada frequência. Num exemplo, a capacitância do elemento de aquecimento 20 pode ser determinada com base na amplitude e deslocamento de fase do sinal de teste como recebido pelo receptor de sinal 28. Em outro exemplo, a capacitância do elemento de aquecimento 20 pode ser determinada com base nas alterações nas características de tempo de subida e descida dos sinais recebidos ao longo do tempo. Uma transferência rápida de Fourier pode ser realizada nos sinais recebidos para determinar o conteúdo de frequência dos sinais recebidos. Uma alteração no conteúdo da frequência de um sinal recebido para outro pode correlacionar-se com uma alteração na capacitância do elemento de aquecimento 20. O receptor de sinal 28 pode ser um processador ou outro dispositivo capaz de analisar o sinal de teste recebido.
[015] A FIG. 3A é uma representação gráfica de um exemplo de sinal de entrada e, a FIG. 3B é uma representação gráfica de um sinal de saída correspondente de um sistema de medição capacitiva no circuito do aquecedor da sonda, incluindo o gráfico 30 (FIG. 3A) e o gráfico 32 (FIG. 3B). O gráfico 30 inclui o sinal de entrada 34. O gráfico 32 inclui o sinal de saída 36.
[016] O sinal de entrada 34 e o sinal de saída 36 são representados como voltagens ao longo do tempo. O sinal de entrada 34 é uma forma de onda de um sinal ligado e desligado. O tempo de subida e descida do sinal de entrada 34 é instantâneo (ou quase instantâneo). O sinal de saída 36 demonstra uma característica de sinal não ideal que inclui capacitância no caminho de transmissão. A capacitância no caminho de transmissão resulta no sinal de saída 36 tendo uma aresta de transição de sinal arredondada e sedimentação amortecida. A capacitância da linha de transmissão é definida por aspectos como material, dimensão física, roteamento de sinal e proximidade a outros materiais condutores. Alterações no sinal de saída devido à capacitância podem ser monitoradas e medidas por sistemas de medição capacitiva, como sistema de medição capacitiva do aquecedor 10 da FIG. 2. Isso permite monitorar a saúde do aquecedor durante a operação do aquecedor.
[017] Por conseguinte, aparelhos, sistemas e métodos associados aqui, permitem que os sistemas de aquecedores de aeronave sejam monitorados durante o uso do aquecedor para prever a degradação do aquecedor. A utilização do sistema de medição no circuito do aquecedor aqui descrito permite o monitoramento de aquecedores durante o uso do aquecedor. Isso permite que a degradação do aquecedor seja prevista em voo, e não apenas quando os aquecedores estão off-line.
Discussão de Possíveis Modalidades [018] O que se segue são descrições não exclusivas de possíveis modalidades da presente invenção.
[019] Um sistema pode compreender um elemento de aquecimento montado numa aeronave entre um primeiro nó e um segundo nó, o elemento de aquecimento configurado para mitigar os efeitos da chuva e/ou da formação de gelo; um injetor de sinal comunicativamente acoplado ao elemento de aquecimento através do primeiro nó, o gerador de sinal configurado para fornecer um sinal de teste ao elemento de aquecimento; um primeiro dispositivo de acoplamento de sinal configurado para acoplar de forma comunicativa o injetor de sinal ao primeiro nó; um receptor de sinal comunicativamente acoplado ao elemento de aquecimento através do segundo nó, o receptor de sinal configurado para receber o sinal de teste do elemento de aquecimento e para determinar uma capacitância do elemento de aquecimento com base no sinal de teste recebido; e um segundo dispositivo de acoplamento de sinal configurado para acoplar de modo comunicativo o receptor de sinal ao elemento de aquecimento através do segundo nó.
[020] O sistema do parágrafo anterior pode opcionalmente incluir, adicionalmente e/ou alternativamente, qualquer um ou mais dos seguintes recursos, configurações e/ou componentes adicionais: Uma outra modalidade do sistema anterior, em que o primeiro e o segundo dispositivos de acoplamento de sinal podem ser optoacopladores. [021] Uma outra modalidade do sistema anterior, em que o sinal de teste pode ser uma varredura de frequência e a capacitância é ainda determinada com base numa diferença de amplitude entre o sinal de teste fornecido e o sinal de teste recebido.
[022] Uma outra modalidade do sistema anterior, em que o receptor de sinal pode ser ainda configurado para determinar a capacitância com base numa diferença entre o sinal de teste fornecido e o sinal de teste recebido. [023] Uma outra modalidade do sistema anterior, em que o injetor de sinal pode ser um gerador de sinal.
[024] Uma outra modalidade do sistema anterior, em que o sinal de teste pode ter uma frequência predeterminada e a capacitância pode ser ainda determinada com base num desvio de fase e num desvio de frequência entre o sinal de teste fornecido e o sinal de teste recebido.
[025] Uma outra modalidade do sistema anterior, em que o injetor de sinal e o receptor de sinal podem ser um processador.
[026] Um sistema pode compreender um elemento de aquecimento de uma aeronave acoplado entre um primeiro nó e um segundo nó; um injetor de sinal comunicativamente acoplado ao elemento de aquecimento através do primeiro nó, o gerador de sinal configurado para fornecer um sinal de teste ao elemento de aquecimento; e um receptor de sinal comunicativamente acoplado ao elemento de aquecimento através do segundo nó, o receptor de sinal configurado para receber o sinal de teste do elemento de aquecimento e para determinar uma capacitância do elemento de aquecimento com base no sinal de teste recebido.
[027] O sistema do parágrafo anterior pode opcionalmente incluir, adicionalmente e/ou alternativamente, qualquer um ou mais dos seguintes recursos, configurações e/ou componentes adicionais: Uma outra modalidade do sistema anterior pode ainda compreender um primeiro dispositivo de acoplamento de sinal configurado para acoplar de forma comunicativa o injetor de sinal ao elemento de aquecimento através do primeiro nó; e um segundo dispositivo de acoplamento de sinal configurado para acoplar de forma comunicativa o receptor de sinal ao elemento de aquecimento através do segundo nó.
[028] Uma outra modalidade do sistema anterior, em que o primeiro e o segundo dispositivos de acoplamento de sinal podem ser optoacopladores. [029] Uma outra modalidade do sistema anterior, em que o sinal de teste pode ser uma varredura de frequência e a capacitância pode ser ainda determinada com base numa diferença de amplitude entre o sinal de teste fornecido e o sinal de teste recebido.
[030] Uma outra modalidade do sistema anterior, em que o receptor de sinal pode ser ainda configurado para determinar a capacitância com base numa diferença entre o sinal de teste fornecido e o sinal de teste recebido. [031] Uma outra modalidade do sistema anterior, em que o injetor de sinal pode ser um gerador de sinal.
[032] Uma outra modalidade do sistema anterior, em que o sinal de teste pode ter uma frequência predeterminada e a capacitância pode ser ainda determinada com base num desvio de fase e num desvio de frequência entre o sinal de teste fornecido e o sinal de teste recebido.
[033] Uma outra modalidade do sistema anterior, em que o injetor de sinal e o receptor de sinal podem ser um processador.
[034] Um método pode compreender fornecer, utilizando um injetor de sinal, um sinal de teste a um elemento de aquecimento de uma aeronave através de um primeiro nó; receber, utilizando um receptor de sinal, o sinal de teste do elemento de aquecimento através de um segundo nó; e determinar, utilizando o receptor de sinal, uma capacitância do elemento de aquecimento com base no sinal de teste recebido.
[035] O método do parágrafo anterior pode, opcionalmente, incluir, adicionalmente e/ou alternativamente, qualquer uma ou mais das seguintes características, configurações, e/ou componentes adicionais: [036] Uma outra modalidade do método anterior, em que fornecer o sinal de teste pode ainda incluir fornecer o sinal de teste tendo uma frequência predeterminada; e determinar a capacitância pode ser ainda baseado em um deslocamento de fase e um desvio de frequência entre o sinal de teste fornecido e o sinal de teste recebido.
[037] Uma outra modalidade do método anterior, em que fornecer o sinal de teste pode ainda incluir fornecer um sinal de varredura de frequência; e determinar a capacitância pode ser ainda baseado em uma mudança na amplitude entre o sinal de teste fornecido e o sinal de teste recebido.
[038] Uma outra modalidade do método anterior pode ainda compreender determinar, utilizando o receptor de sinal, um conteúdo de frequência do sinal de teste recebido; e determinar, utilizando o receptor de sinal, uma mudança de capacitância do elemento de aquecimento com base no conteúdo de frequência do sinal de teste recebido.
[039] Embora a invenção tenha sido descrita com referência a uma modalidade exemplificativa, será entendido pelos versados na técnica que podem ser feitas várias alterações e equivalentes podem ser usados em lugar de elementos da mesma sem afastamento do escopo da invenção. Além disso, muitas modificações podem ser feitas para adaptar uma situação ou material particular aos ensinamentos da invenção sem se afastar do escopo essencial da mesma. Por conseguinte, pretende-se que a invenção não seja limitada à(s) modalidade(s) particular(es) divulgada(s), mas que a invenção inclua todas as modalidades abrangidas pelo escopo das reivindicações anexas.
REIVINDICAÇÕES
Claims (19)
1. Sistema de medição capacitiva no circuito do aquecedor, caracterizado pelo fato de que compreende: um elemento de aquecimento montado numa aeronave entre um primeiro nó e um segundo nó, o elemento de aquecimento configurado para mitigar os efeitos da chuva e/ou do congelamento; um injetor de sinal comunicativamente acoplado ao elemento de aquecimento através do primeiro nó, o gerador de sinal configurado para fornecer um sinal de teste ao elemento de aquecimento; um primeiro dispositivo de acoplamento de sinal configurado para acoplar de forma comunicativa o injetor de sinal ao primeiro nó; um receptor de sinal comunicativamente acoplado ao elemento de aquecimento através do segundo nó, o receptor de sinal configurado para receber o sinal de teste do elemento de aquecimento e para determinar uma capacitância do elemento de aquecimento com base no sinal de teste recebido; e um segundo dispositivo de acoplamento de sinal configurado para acoplar de forma comunicativa o receptor de sinal ao elemento de aquecimento através do segundo nó.
2. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o primeiro e o segundo dispositivos de acoplamento de sinal são optoacopladores.
3. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o sinal de teste é uma varredura de frequência e a capacitância é ainda determinada com base em uma diferença na amplitude entre o sinal de teste fornecido e o sinal de teste recebido.
4. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o receptor de sinal é ainda configurado para determinar a capacitância com base na diferença entre o sinal de teste fornecido e o sinal de teste recebido.
5. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o injetor de sinal é um gerador de sinal.
6. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o sinal de teste tem uma frequência predeterminada e a capacitância é ainda determinada com base num desvio de fase e num desvio de frequência entre o sinal de teste fornecido e o sinal de teste recebido.
7. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o injetor de sinal e o receptor de sinal são um processador.
8. Sistema de medição capacitiva no circuito do aquecedor, caracterizado pelo fato de que compreende: um elemento de aquecimento de uma aeronave acoplado entre um primeiro nó e um segundo nó; um injetor de sinal comunicativamente acoplado ao elemento de aquecimento através do primeiro nó, o gerador de sinal configurado para fornecer um sinal de teste ao elemento de aquecimento; e um receptor de sinal comunicativamente acoplado ao elemento de aquecimento através do segundo nó, o receptor de sinal configurado para receber o sinal de teste do elemento de aquecimento e para determinar uma capacitância do elemento de aquecimento com base no sinal de teste recebido.
9. Sistema de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que compreende ainda: um primeiro dispositivo de acoplamento de sinal configurado para acoplar de forma comunicativa o injetor de sinal ao elemento de aquecimento através do primeiro nó; e um segundo dispositivo de acoplamento de sinal configurado para acoplar de forma comunicativa o receptor de sinal ao elemento de aquecimento através do segundo nó.
10. Sistema de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que o primeiro e o segundo dispositivos de acoplamento de sinal são optoacopladores.
11. Sistema de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o sinal de teste é uma varredura de frequência e a capacitância é ainda determinada com base em uma diferença na amplitude entre o sinal de teste fornecido e o sinal de teste recebido.
12. Sistema de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o receptor de sinal é ainda configurado para determinar a capacitância com base na diferença entre o sinal de teste fornecido e o sinal de teste recebido.
13. Sistema de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o injetor de sinal é um gerador de sinal.
14. Sistema de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o sinal de teste tem uma frequência predeterminada e a capacitância é ainda determinada com base num desvio de fase e num desvio de frequência entre o sinal de teste fornecido e o sinal de teste recebido.
15. Sistema de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o injetor de sinal e o receptor de sinal são um processador.
16. Método de medição capacitiva no circuito do aquecedor, caracterizado pelo fato de que compreende: fornecer, usando um injetor de sinal, um sinal de teste a um elemento de aquecimento de uma aeronave através de um primeiro nó; receber, utilizando um receptor de sinal, o sinal de teste do elemento de aquecimento através de um segundo nó; e determinar, utilizando o receptor de sinal, uma capacitância do elemento de aquecimento com base no sinal de teste recebido.
17. Método de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que: fornecer o sinal de teste inclui ainda fornecer o sinal de teste tendo uma frequência predeterminada; e determinar a capacitância é ainda baseado em um deslocamento de fase e um desvio de frequência entre o sinal de teste fornecido e o sinal de teste recebido.
18. Método de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que: fornecer o sinal de teste inclui ainda fornecer um sinal de varredura de frequência; e determinar a capacitância é ainda baseado em uma mudança na amplitude entre o sinal de teste fornecido e o sinal de teste recebido.
19. Método de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que compreende ainda: determinar, usando o receptor de sinal, um conteúdo de frequência do sinal de teste recebido; e determinar, utilizando o receptor de sinal, uma alteração da capacitância do elemento de aquecimento com base no conteúdo de frequência do sinal de teste recebido.
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