BRPI0610927A2 - controlador de conjunto atuador de cabo eletromecánico - Google Patents

Abstract

Um conjunto atuador de cabo eletromecânico é descrito, o atuador possuindo um motor, um conjunto de engrenagem acoplado ao motor, um conjunto de retorno acionado por mola acoplado ao conjunto de engrenagem sendo configurado para aplicar uma força ao conjunto de engrenagem para retornar o conjunto de cabo eletromecânico para uma primeira posíçâo; e um circuito de controle de motor eletrónico acoplado a um motor, O circuito de controle de motor eletrónico inclui um circuito de acionamento configurado para acionar um motor em uma primeira direção contra a força exercida pelo conjunto de mola e um circuito de frenagem configurado para desacelerar a taxa de retorno do conjunto de cabo para a primeira posição.

Description

CONTROLADOR DE CONJUNTO ATUADOR DE CABO ELETROMECÂNICO

Referência Relacionada

Este pedido de patente reivindica prioridade doPedido de Patente, não-provisório US 11/068.579, depositadoem 28 de fevereiro de 2005.

Campo da Invenção

A presente invenção pertence a um sistema paraexercer uma força sobre um cabo; mais especificamente apresente invenção se refere a um sistema para exercer umaforça sobre um cabo utilizando um motor, um conjunto deengrenagens, e uma polia. A polia recebe a força rotativa apartir do motor através do conjunto de engrenagens e,quando a polia gira, a força é imposta ao cabo. A força fazcom que o cabo se desloque para uma distânciapredeterminada.

Descrição da Técnica Anterior

Mudanças nas demandas do consumidor relativas aosveículos de passageiros nos Estados Unidos encorajaram osfabricantes de automóveis a construir veiculos utilitáriosou de múltiplos usos que sejam adequados para transportarpassageiros e/ou carga. Um dos pontos fundamentais para aadaptabilidade de tais veiculos utilitários paratransportar passageiros e/ou carga é a invenção de sistemascomplexos de assentos que permitem que os assentosindividuais dobrem, sejam rebatidos ou desmontados - cujosmovimentos permitem o movimento para uma eventual colocaçãodos assentos nos recessos construídos no veiculo.

Sistemas de assento complexos exigem mecanismosde controle de movimento, mecânicos, complexos. Estesmecanismos de controle de movimento, mecânicos, complexosempregam engates, alavancas e cabos para controlar omovimento e a colocação do assento. Á medida que a demandapor arranjos de assento mais novos e mais complexosaumenta, surgem as necessidades de prover atuadoreseletromecânicos quando os engates ou outros mecanismos detravamento mecânico devem ser liberados a partir de umlocal remoto, ou quando uma força adicional é necessária,ou quando for exigido maior deslocamento do cabo.

Os atuadores eletromecânicos usados nos sistemasde assento de veiculo estão sujeitos a uma variedade delimitações de projeto. Especificamente, tais atuadoreseletromecânicos montados no veiculo devem sersuficientemente pequenos de 'modo a serem montados livresdentro de um veiculo, eles devem impor uma demanda minimade energia ao sistema de energia elétrica de um veiculo depassageiros, eles devem ser capazes de controlarrapidamente as cargas elevadas, e eles devem operar deforma silenciosa.

Embora vários sistemas tenham sido usados paratransformar a energia de um motor em força linear sobre umcabo; permanece a necessidade na técnica de um sistemamontado em veiculo que combine velocidade e capacidade decarga elevada para exercer silenciosamente uma força sobreum cabo para realizar um movimento predeterminado do caboem frações de segundo, enquanto minimiza a demanda deenergia sobre o sistema elétrico de um veiculo.

Resumo da Invenção

0 conjunto descrito do atuador de caboeletromecânico montado em um veiculo combina velocidade eoperação silenciosa com uma capacidade de carga elevadapara exercer força sobre o cabo para realizar um movimentopredeterminado do cabo em frações de um segundo, enquantominimiza as demandas sobre o sistema elétrico do veiculo.

O conjunto do atuador de cabo eletromecânico dapresente invenção para exercer uma força sobre o caboinclui um motor cujas exigências de energia elétrica sãocompatíveis com a habilidade de um sistema de energiaelétrica típico de 12 volts de um veículo de passageirospara prover a energia elétrica necessária. Conectada aoeixo de saída do motor está uma série de conjuntos deengrenagem de torque crescente e de redução de velocidadeque eventualmente faz com que a polia gire. A rotação dapolia exerce uma força ao cabo que é enrolado em torno dapolia.

A série de conjuntos de engrenagem inclui umconjunto de engrenagem de face de contato e engrenagemdentada que encaixa a engrenagem montada no eixo de saídado motor. 0 encaixe do conjunto de engrenagem de face decontato e engrenagem dentada é um conjunto intermediário deduas engrenagens dentadas. 0 conjunto intermediário dasduas engrenagens dentadas encaixa em uma engrenagem dentadacurvada ou parcial fixada a uma polia.

O atuador de cabo eletromecânico da presenteinvenção também inclui um acionamento reverso acionado pormola montado com a polia. Após a polia ter concluído suarotação, o acionamento reverso retorna a polia para a suaposição inicial.

Em um primeiro sentido, o conjunto do atuador decabo eletromecânico inclui um motor tendo um primeiro eixode saída com uma primeira engrenagem montada neste, umconjunto de engrenagens acoplado à primeira engrenagem, umconjunto de retorno acionado por mola acoplado ao conjuntode engrenagens sendo configurado para aplicar uma força aoconjunto de engrenagens para retornar o conjuntoeletromecânico de cabo para uma primeira posição, e umcircuito de controle eletrônico de motor acoplado ao motor.

0 circuito de controle eletrônico de motor inclui umcircuito de acionamento configurado para acionar o motor emuma primeira direção contra a força exercida pelo conjuntode mola, e um circuito de frenagem configurado paradiminuir a taxa de retorno do conjunto de cabo para aprimeira posição.

Em um segundo sentido, um circuito de controlepara um conjunto atuador de cabo eletromecânico possui ummotor, um conjunto de engrenagens acoplado ao motor e umconjunto de retorno acionado por mola acoplado ao conjuntode engrenagens sendo configurado para aplicar uma força aoconjunto de engrenagens para retornar o conjuntoeletromecânico de cabo para uma primeira posição inclui umcircuito de acionamento configurado para acionar o motor emuma primeira direção contra a força exercida pelo conjuntode mola, e um ou mais dispositivos para diminuir a taxa deretorno do conjunto de cabo para a primeira posição.

No terceiro sentido, um método para diminuir ataxa de retorno de um conjunto atuador eletromecânico decabo possui um motor, um conjunto de engrenagens acopladoao motor e um conjunto de retorno acionado por molaacoplado ao conjunto de engrenagens sendo configurado paraaplicar uma força ao conjunto de engrenagens para retornaro conjunto eletromecânico de cabo para uma primeira posiçãoinclui limitar a voltagem gerada pelo motor quando oconjunto de retorno acionado por mola força o conjunto deengrenagem a retornar o conjunto eletromecânico de cabopara a primeira posição.

Algumas modalidades da invenção foram delineadas,amplamente, para que a descrição detalhada desta aqui possaser compreendida, e para que a presente contribuição para atécnica possa ser bem mais apreciada. Existem,evidentemente, modalidades adicionais da invenção que serãodescritas abaixo e as quais formam o assunto dasreivindicações aqui anexadas.

A esse respeito, antes de explicar pelo menos umamodalidade da invenção em detalhes, deve ser entendido quea invenção não é limitada em sua aplicação aos detalhes deconstrução e aos arranjos dos componentes apresentados nadescrição a seguir ou ilustrados nos desenhos. A invenção écapaz de modalidades além destas descritas e de serpraticada e executada de diversas formas. Além disso, deveser entendido que a fraseologia e a terminologia aquiempregadas, assim como o abstrato, têm o propósito dedescrição e não devem ser consideradas como limitadoras.

Como tal, os versados na técnica considerarão quea concepção a qual esta descrição é baseada pode serfacilmente utilizada como base para a concepção de outrasestruturas, métodos e sistemas para a execução de váriosdos propósitos da presente invenção. Portanto, é importanteque as reivindicações sejam consideradas como incluindotais construções equivalentes desde que elas não se afastemdo conceito inventivo e escopo da presente invenção.

Breve. Descrição das Figuras

Um melhor entendimento do conjunto atuador decabo eletromecânico da presente invenção pode ser obtidomediante referência aos desenhos das figuras, onde:

A Figura 1 é uma vista em perspectiva de umconjunto atuador de cabo eletromecânico montado de acordocom a presente invenção.

A Figura 2 é uma vista em perspectiva explodidado conjunto atuador de cabo eletromecânico mostrado naFigura 1.

A Figura 3 é uma vista em elevação lateral doatuador de cabo eletromecânico com partes de alojamentoremovidas para ilustrar a operação do conjunto deengrenagens.

A Figura 4 é uma vista em perspectiva do atuadorde cabo eletromecânico com partes 20 removidas parailustrar a operação das funções de acionamento reversoacionado por mola.

A Figura 5A é um fluxograma da lógica incorporadano controle eletrônico da invenção descrita para um ciclopor ativação do comutador.

A Figura 5B é um fluxograma similar ao mostradona Figura 5A para dois ciclos por ativação do comutador.

A Figura 6 ilustra um diagrama em blocos de umconjunto de controle eletrônico e motor.

A Figura 7A ilustra um primeiro circuitoeletrônico de frenagem.

A Figura 7B ilustra um segundo circuitoeletrônico de frenagem.

A Figura 7C ilustra um terceiro circuitoeletrônico de frenagem.

A Figura 7D ilustra um quarto circuito eletrônicode frenagem.

A Figura 7E ilustra um quinto circuito eletrônicode frenagem.

A Figura 7F ilustra um sexto circuito eletrônicode frenagem.

Descrição Detalhada da Invenção

A invenção será descrita agora com referência aosdesenhos das figuras, nos quais os mesmos números dereferência referem-se às mesmas partes.

Como será visto nas Figuras 1, 2, 3 e 4, oatuador de cabo eletromecânico 10.da presente invenção é umdispositivo autônomo cujo tamanho é útil para permitir asua instalação em um veiculo. Para atender às exigênciasdos fabricantes de automóvel, o atuador de caboeletromecânico 10 descrito deve ser operável utilizando aenergia elétrica disponível provida pelo sistema elétricotipicamente encontrado em um veiculo de passageiros.Especificamente, o atuador eletromecânico 10 deve operar embaixa voltagem (especificamente, 12 volts na maioria dosveiculos de passageiros dos Estados Unidos) e ter umconsumo de corrente menor (tipicamente, 5 ampères nomáximo). Ainda assim, ao mesmo tempo, o atuadoreletromecânico 10 deve ser capaz de exercer um nivel deforça suficiente sobre um cabo para operar rapidamente aspartes de travamento mecânico dos vários tipos diferentesde sistemas de assento de veiculo, complexos. Assim, quandoa energia elétrica é fornecida ao motor 30 através dofechamento de uma chave ou por um dispositivo remoto, aforça rotacional do motor 30 será rapidamente transformadaem uma quantidade de força linear suficiente sobre um cabode modo que o sistema de assento (não apresentado) , o qualestá preso ao cabo 44 será destravado de seu sistema detravamento e desse modo poderá dobrar, rebater ou desmontaradequadamente. Além de ser de tamanho pequeno, o atuador decabo eletromecânico 10 deve ser de fácil fabricação, debaixo custo, de operação silenciosa, simples de instalar efacilmente conectável ao sistema elétrico de um veiculo depassageiros.

Como será visto nas Figuras 1 e 2, o atuador decabo eletromecânico 10 descrito inclui um conjunto dealojamento 20, o qual inclui um conjunto de alojamentoinferior 22, um conjunto de alojamento superior 24, umalojamento 26 para o motor, e uma conexão de energia 28.

Na vista expandida, Figura 2, com o alojamento demotor 26 deslocado para longe e o conjunto de alojamentoinferior 22 separado do conjunto de alojamento superior 24,a construção do atuador de cabo eletromecânico 10 pode sermais bem-entendida pelos versados na técnica.

Como previamente indicado, o motor 30 é usadopara acionar o atuador de cabo eletromecânico 10 dapresente invenção. 0 motor 30 é coberto por um alojamentode motor 26, o qual inclui uma parte 27 para a inserção deuma placa de circuitos para controlar a operação do motor30 e limitar o consumo de corrente. A saida do motor 30 é oeixo de saida giratório 32. Uma engrenagem pequena 34 émontada no eixo de saida 32. A engrenagem pequena 34 giracom o eixo de saida 32.

O conjunto de motor 30 é mantido no lugar porintermédio de parafusos de montagem 36 que passa através deuma superfície de montagem do motor 38 formada como partedo conjunto de alojamento inferior 22. O conjunto dealojamento inferior 22 inclui múltiplos orifícios 23 em seuperímetro através dos quais podem passar os parafusos demontagem para fixar o atuador de cabo eletromecânico 10 dapresente invenção em um ponto de montagem no veiculo (nãomostrado) . Além disso, como pode ser visto na Figura 4,localizados no conjunto de alojamento inferior 22 estão umorificio para cabo 40 e um guia de cabo 42. O orifício paracabo 40 e o guia de cabo 42 permitem que a parte de cabo 44da presente invenção saia do atuador de cabo eletromecânico10. Também incluídos no conjunto de alojamento inferior 22estão vários orifícios pequenos 45 através dos quaisprendedores 46 podem ser colocados para fixação do conjuntode alojamento inferior 22 ao conjunto de alojamentosuperior 24.

A parte do conjunto de alojamento inferior 22,mais próxima ao motor 30, inclui uma primeira cavidade 48na qual é montado o conjunto de polia giratório 80. Aextremidade oposta do conjunto de alojamento inferior 22inclui uma segunda cavidade 4 9 para a montagem do conjuntointermediário de engrenagem dentada 50.

Estendendo ascendentemente da parte inferior doconjunto de alojamento inferior 22 encontra-se um primeiroeixo 52, no qual é montada a parte do conjuntointermediário de engrenagem dentada 50 da presenteinvenção. Também estendendo ascendentemente da parteinferior do conjunto de alojamento inferior encontra-se umsegundo eixo 54 no qual o conjunto de polia giratório 80 eo conjunto de engrenagem dentada e de engrenagem de face decontato 64 são montados.

O conjunto de alojamento superior 24 inclui umaparte curvada 25 que é montada sobre a face de montagem domotor 38 no conjunto de alojamento inferior 22. Naextremidade distai do conjunto de alojamento superior estáuma parte flangeada 55 que se encaixa sobre o conjunto dealojamento inferior 22. A parte flangeada 55 encerra oconjunto intermediário de engrenagem dentada 50. Entre aparte curvada 25 e a parte flangeada 55 está uma parteintermediária 56. A parte intermediária 56 inclui umaprimeira base 58 para montagem do topo do primeiro eixo 52e uma segunda base 60 para montagem do topo do segundo eixo54. Também incluídos no conjunto de alojamento superior 24estão vários orifícios 62 através dos quais os prendedores46 podem passar para fixar o conjunto de alojamentosuperior 24 ao conjunto de alojamento inferior 22.

Posicionada logo abaixo do conjunto de alojamentosuperior 24 está um conjunto de engrenagem de face decontato e de engrenagem dentada 64. O conjunto deengrenagem de face de contato e de engrenagem dentada 64 égirado mediante engate de seus dentes 63 com a pequenaengrenagem 34 afixada ao eixo de saida 32 do motor 30. Comoa engrenagem de face de contato 65 e a engrenagem dentada66 no conjunto de engrenagem de face de contato e deengrenagem dentada 64 são feitas como uma única peça,quando a engrenagem de face de contato 65 gira, aengrenagem dentada 66 também irá girar. O conjunto deengrenagem de face de contato e de engrenagem dentada 64 émontado mediante engate do orificio central 68 formadoneste e a parte superior do segundo eixo 54.

Logo abaixo do conjunto de engrenagem de face decontato e engrenagem dentada 64 está o conjuntointermediário de engrenagem dentada 50. O conjuntointermediário de engrenagem dentada 50 inclui umaengrenagem grande superior 71 cujos dentes 73 engatam aengrenagem dentada 66 do conjunto de engrenagem de face decontato e de engrenagem dentada 64. Afixada ao ladoinferior do conjunto intermediário de engrenagens dentadas50 encontra-se uma engrenagem dentada pequena 75. Como aengrenagem dentada grande superior 71 e a engrenagemdentada inferior pequena 75 são formadas como uma únicapeça, quando a engrenagem dentada grande 71 gira, aengrenagem dentada inferior 75 também irá girar. Formado nomeio do conjunto intermediário de engrenagem dentadaencontra-se um orificio 76 que permite que o conjuntointermediário de engrenagens dentadas 50 seja montado noprimeiro eixo 52.

Localizado sob o conjunto intermediário deengrenagem dentada 50 está o conjunto de polia giratória80. O conjunto de polia giratória 80 inclui um orificiocentral 82 de modo que ele possa ser montado no primeiroeixo 52. Na extremidade do conjunto de polia giratório 80está uma seção de engrenagem dentada 84 que pode ser giradapelo engate de seus dentes 85 na engrenagem dentada pequena75 do conjunto intermediário de engrenagem dentada 50.

Incluído adicionalmente no conjunto de poliagiratório 80 está um retorno de mola 86. O retorno de mola86 é ilustrado na Figura 4. Quando o conjunto de poliagiratório 80 é girado, a energia é armazenada em uma molahelicoidal 86. A energia armazenada, quando liberada damola helicoidal 86, restaurará o cabo 44 para a sua posiçãooriginal.

Em uma modalidade alternativa, a placa decircuito contida no conjunto de alojamento inferior 22incluirá eletrônicos que limitam o consumo de corrente eacionam o motor 30 por breves intervalos quando a energiana mola 8 6 é liberada. A operação do motor 30 por brevesintervalos desacelera e silencia o movimento do cabo 44para a sua posição inicial.

Operação

O atuador de cabo eletromecânico 10 da presenteinvenção opera ao primeiro aplicar a energia ao conjunto demotor 30. O eixo de saida 32 do conjunto de motor 30 éentão induzido a girar. Como a engrenagem 34 é fixada aoeixo de saida 32 do conjunto de motor 30, a engrenagemgiratória 34 que engata os dentes 63 da parte de engrenagemde face de contato 65 do conjunto de engrenagem de face decontato e de engrenagem dentada 64 fará com que o conjuntode engrenagem de face de contato e de engrenagem dentada 64gire. O engate dos dentes 63 da parte de engrenagem dentada66 do conjunto de engrenagem de face de contato eengrenagem dentada 64 com os dentes 73 da parte deengrenagem dentada grande 71 do conjunto intermediário deengrenagem dentada 50 fará com que gire a engrenagemdentada pequena 75. Este giro da engrenagem dentada pequena75 fará com que gire o conjunto de polia giratório 80. Comoo cabo é afixado ao conjunto de polia giratório 80, a forçasobre o cabo 44 fará com que ele se desloque. Estemovimento é de comprimento e força suficientes paradestravar um mecanismo de travamento ou prover a iniciaçãode movimento que permitirá que os assentos em um veiculosejam adequadamente posicionados, como desejado pelomotorista do veiculo.Na modalidade preferida da invenção, odeslocamento do cabo pode ser regulado para ser deaproximadamente 34 mm. Contudo, ao modificar as váriasrelações e o tamanho das partes, descobriu-se que umdeslocamento do cabo de aproximadamente 30 mm aaproximadamente 55 mm está compreendido dentro dacapacidade da invenção descrita.

Na modalidade preferida da presente invenção,descobriu-se que uma carga suficiente do cabo para liberaros engates comumente usados é obtenivel. Mediante ligeirosajustes no tamanho dos vários componentes, será entendidopor aqueles versados na técnica, que uma força sobre o cabopode variar de aproximadamente 350 newtons aaproximadamente 600 newtons.

Para garantir que o sistema elétrico de umveiculo de passageiros não seja sobrecarregado pelo atuadorde cabo eletromecânico 10 da presente invenção, descobriu-se que um motor 30 que prove um torque de 14 0 N-mm aaproximadamente 200 N-mm, cujo consumo de corrente é deaproximadamente 5 ampères em um sistema de 12 volts, épreferível. Para obter a velocidade desejada de operação docabo, descobriu-se que um motor cuja velocidade de operaçãoé de aproximadamente 1.500 rpm a aproximadamente 3.500 rpmé satisfatória. 0 tempo para que o cabo se desloque atravésdo comprimento de deslocamento predeterminado varia deaproximadamente 0,5 segundos a aproximadamente 1,5segundos.

Na modalidade preferida, o conjunto deacionamento prove uma relação de engrenagem deaproximadamente: 109:1. Será entendido pelos versados natécnica, que c sistema revelado permitirá uma redução develocidade na faixa de 100:1 a 125:1.

A operação do sistema é controlada de acordo comos fluxogramas na Figura 5A e Figura 5B. A Figura 5Ademonstra a operação de um único ciclo do sistema porativação de um comutador de ativação. A Figura 5B é similarà Figura 5A, porém mostra dois ciclos do sistema porativação de um comutador de ativação.

Como pode ser visto na Figura 5A e na Figura 5B,ambos os fluxogramas incluem um grupo inicial de etapas Aque inicializam a lógica embutida no sistema antes daativação do comutador de ativação ser detectada. As etapasno Grupo A começam com uma etapa de habilitação deinicialização e vigilância 102. Quando concluida, a funçãode interrupção do comutador é habilitada 104 e otemporizador de vigilância é zerado 106. Para conservarenergia, o sistema é então direcionado para um modo debaixo consumo de energia 108.

A ativação 110 do comutador de ativação inicia asetapas designadas como Grupo B. Isto ativa a desabilitaçãoda função de interrupção do comutador 112. Se o comutadorde ativação tiver sido ativado apenas por um curto períodode tempo, como poderia acontecer se o comutador tivessesido inadvertidamente atingido, a etapa lógica 14 retorna osistema para a etapa 104. Se o período de tempo designadofor excedido, na modalidade preferida de 25 ms, otemporizador de vigilância é zerado 116 e o motor 30 éativado 118 por um período de tempo designado. A etapa delimitação de corrente 118 garante que a corrente máximadesignada, consumida, não tenha sido excedida. Se umconsumo de corrente em excesso for detectado, o motor édesativado na etapa 122. Se o consumo de corrente não forexcedido, o tempo de operação do motor 30 é medido ecomparado com o tempo preestabelecido na etapa 124. Se omotor é desativado, há um retardo embutido 12 6 onde avelocidade do acionamento reverso é controlada.Na situação de acionamento reverso, a energiaarmazenada na mola de retorno 8 6 faz com que o motor 30gire. A força rotacional da mola 86, então, faz com que omotor 30 atue como um gerador e produza energia elétrica.Diodos bidirecionais são usados para limitar a voltagem queo motor 30 pode produzir ao atuar como um gerador. Ainterrupção da operação do motor, e o uso dos diodosbidirecionais, facilitam o retorno do cabo 44 para suaposição inicial em uma taxa quase constante e uma reduçãosignificativa no ruido de operação do atuadoreletromecânico 10.

Na Figura 5B, as pessoas versadas na técnicaperceberão que uma etapa adicional 128 foi adicionada, aqual determina se ou não o motor 30 realizou o ciclo duasvezes. Se o motor 30 realizou o ciclo apenas uma vez, entãoo motor 30 é induzido outra vez a realizar um ciclo. Se omotor 30 realizou o ciclo duas vezes, então o fluxo lógicosegue para o topo do fluxograma.

Desse modo, é provido pela presente invenção umatuador de cabo eletromecânico que é adequado para uso emum veiculo de passageiros. O atuador de cabo eletromecânicodescrito provera as forças necessárias e operará com avelocidade e confiabilidade necessárias para executar umaampla variedade de funções nos veículos além desimplesmente operar os mecanismos complexos do sistema deassento.

Circuito de Controle Eletrônico

A Figura 6 ilustra um diagrama em blocos de umconjunto de controle eletrônico 600 e motor 602. Comomostrado na Figura 6, o conjunto de controle eletrônico 600inclui um controlador 610, um acionador de motor eletrônico630 adequado para acionar o motor 602 e possui um sensor decorrente integral (não mostrado), um circuito de frenagem640 em paralelo com o capacitor Cl (usado para reduzir oruido eletromagnético) , os terminais 660 e o armazenador650. O controlador 610 inclui uma unidade de processamentocentral (CPU) 612 possuindo uma memória (não mostrada), umasaida digital 616 conduzindo ao acionador do motor 630, umconversor analógico/digital (ADC) 618 que recebe um sinalde retorno de detecção de corrente do acionador do motor630 e, uma entrada 620 para receber um sinal de comutaçãoarmazenado provido pelo armazenador 650 e um número detemporizadores 614.

Embora o controlador exemplar 610 da Figura 6utilize uma arquitetura com barramento, deve serconsiderado que qualquer outra arquitetura, tal comomodelos de circuitos eletrônicos discretos, máquinas deestado, lógica programável (por exemplo, FPGAs) e assim pordiante, possam ser usados como conhecido pelas pessoasversadas na técnica.

Em operação, o controlador 610 pode primeiroinicializar várias partes de seus periféricos 614-620 pararealizar várias operações de entrada/saida e operações detemporização, por exemplo, as operações dos temporizadoresde vigilância, descritas acima.

Ao receber um sinal de controle de comutação porintermédio de um terminal 660 e armazenador 650, ocontrolador 610 pode então ativar o acionador de motor 630de acordo com os tempos, seqüências e condições proscritasdiscutidas acima com variâncias a serem esperadas demodalidade para modalidade. Por exemplo, em operação, ocontrolador 610 pode ativar o acionador de motor 630 poraté uns poucos segundos, ou interromper a operação doacionador prematuramente se o sinal de retorno de detecçãode corrente do acionador 630 (o qual prove uma indicação dacorrente de saida do acionador 630) indicar que o motorestá consumindo uma corrente excessiva indicativa de que omotor atingiu uma parada mecânica, enguiçou ou por outrolado funciona mal.

Quando o conjunto atuador associado ao motor 602é posteriormente forçado de volta para a sua posiçãoinicial, o motor 602 tenderá a atuar como um gerador.Compatível com a maioria dos motores/geradores, o motor 602tenderá a produzir uma voltagem através de seus terminaiscomo uma função da velocidade do motor e/ou tendência aprover uma corrente disponível como uma função dotorque/força atuando sobre o motor 602. Conseqüentemente,pode ser considerado que a velocidade do motor pode sermanipulada mais diretamente ao usar uma abordagem decontrole de voltagem, ou a velocidade do motor pode sermanipulada menos diretamente por intermédio de umaabordagem de controle de força/torque mediante o controleda absorção de corrente da corrente do motor.

A Figura 7A ilustra o primeiro circuito defrenagem 640A em conjunto com o motor 602. Como mostrado naFigura 7A, o primeiro circuito de frenagem 640A consiste emum único diodo de silício Dl tendo uma queda de voltagem deaproximadamente 0,7V a 0,9V. Embora seja usado um diodo desilicio, na presente modalidade, diversos outros diodos,como os diodos Shottkey, os diodos de germânio e assim pordiante, podem ser usados alternativamente. Além disso, maisde um diodo pode ser colocado em série para aumentar aqueda de voltagem com cada diodo sendo todo do mesmo tipoou de uma mistura de tipos. Com retorno à Figura 7A, como odiodo Dl geralmente limitará a voltagem através do motor àvoltagem de diodo Vi, o circuito de frenagem 640A da Figura7A pode ser considerado como uma abordagem de controle devoltagem.

A Figura 7B ilustra o segundo circuito defrenagem 64OB em conjunto com o motor 602. Como mostrado naFigura 7B, o segundo circuito de frenagem 640B inclui umdiodo Shotkey D2 em série com um diodo Zener D3. Como osdiodos Zener podem ser fabricados para ter voltagens deinterrupção de polarização reversa variando de uns poucosvolts a dezenas de volts, o segundo circuito de interrupção640B pode permitir uma ampla variedade de velocidadescontroladas com uma seleção de diodo. Por exemplo, medianteuso de um diodo Zener tendo uma voltagem de ruptura de3,6V, a voltagem reversa V23 pode ser limitada aaproximadamente 4 volts. Similarmente, mediante uso de umdiodo Zener tendo uma voltagem de ruptura de 4,6V, avoltagem reversa V23 pode ser limitada a aproximadamente 5volts.

A Figura 7C ilustra o terceiro circuito defrenagem 640C similar ao da Figura 7B, mas possuindo umresistor RI substituto do diodo Zener D3. Embora o presentecircuito de frenagem 640C possa não ser capaz de controlara voltagem tão precisamente como os circuitos de frenagempreviamente mostrados (e tender a aparecer um pouco maiscom um dispositivo de controle de torque), o circuito defrenagem 640C pode prover um circuito marginalmente menosdispendioso em comparação com o conjunto de circuitos daFigura 7B.

A Figura 7D ilustra o quarto circuito de frenagem640D similar ao da Figura 7A, mas empregando um transistorSI e um resistor Rl em vez de um diodo. Enquanto o presentecircuito de frenagem 640D pode ser esperado para ser maiscaro que o circuito de frenagem 640A da Figura 7A, ocircuito de frenagem 640D não obstante prove uma modalidadealternativa viável e útil.

A Figura 7E ilustra o quinto circuito de frenagem640E similar ao da Figura 7B, mas empregando um transistorS2 e resistores R2 e R3 em vez do diodo Zener D3.Novamente, enquanto o presente circuito de frenagem 640Epode ser esperado para ser mais caro do que o circuito defrenagem 640B da Figura 7B, o circuito de frenagem 640E nãoobstante prove uma modalidade alternativa viável e útil.

A Figura 7F ilustra o sexto circuito de frenagem640F utilizando um comutador controlável S3 em série com umresistor opcional R5. Mediante a detecção da voltagematravés do motor 602 ou corrente através de R5, emodulando-se o comutador S3 utilizando um controlador dealguma forma, o circuito de frenagem 640F pode ser usadopara controlar a voltagem através do motor 602, a correntede controle (e desse modo torque) ou controlar algumacombinação destes. Contudo, poderia ser considerado que osexto circuito de frenagem 640F também poderia operar semqualquer detecção, isto é, ao simplesmente encaixar ocomutador SI (quer seja completamente ou utilizando umaabordagem de modulação de largura de pulso (PWM)) sempreque a frenagem for desejada e presumivelmente quando omotor não estiver sendo acionado.

Como uma modalidade adicional, deveria serconsiderado que em vez de usar um circuito de frenagem, talcomo qualquer um destes mostrados nas Figuras 7A-7F, paradesacelerar a taxa de retorno do acionador, o controlador610 pode prover uma função de frenagem ao aplicar um sinalde acionamento parcial para o motor, tal como um sinalmodulado de largura de pulso (PWM) possuindo um ciclo deserviço suficiente para desacelerar, mas não parar, o motor602. Tal esquema pode substituir integralmente um circuitode frenagem independente ou ser usado como um meio parasuplementar um circuito de frenagem independente.Evidentemente, tal sinal de acionamento pode ser esperadopara exigir mais energia do que as abordagens de frenagemdiscutidas acima, mas pode reduzir o número de componentescomo uma vantagem.

Conclusão

Embora a invenção revelada tenha sido descrita emtermos de suas modalidades preferidas e alternativas, osversados na técnica entenderão que várias outrasmodalidades da presente invenção podem se tornar evidentesao ler a descrição anterior. Tais outras modalidades devemser incluídas no escopo e significado das reivindicaçõesapensas.

As muitas características e vantagens da invençãoserão evidentes da especificação detalhada e, desse modo,por intermédio das reivindicações apensas, se pretendeabranger todas as tais características e vantagens dainvenção que estejam dentro do verdadeiro conceitoinventivo e escopo da invenção. Além disso, como váriasmodificações e variações ocorrerão prontamente para osversados na técnica, não é desejável limitar a invenção àconstrução e operação exatas ilustradas e descritas e,conseqüentemente, todas as modificações e equivalentespoderão ser abrangidas pelo escopo da invenção.

Claims (20)

1. Conjunto atuador de cabo eletromecânicocompreendendo:- um motor possuindo um primeiro eixo de saidacom uma primeira engrenagem montada neste;- um conjunto de engrenagem acoplado à primeiraengrenagem;um conjunto de retorno acionado por molaacoplado ao conjunto de engrenagem sendo configurado paraaplicar uma força ao conjunto de engrenagem para retornar oconjunto de cabo eletromecânico para a primeira posição; e- um circuito de controle de motor eletrônicoacoplado ao motor, o circuito de controle de motoreletrônico incluindo:um circuito de acionamento configuradopara acionar o motor em uma primeira direção contra a forçaexercida pelo conjunto de mola, e- um circuito de frenagem configurado paradesacelerar a taxa de retorno do conjunto de cabo para aprimeira posição.

2. Conjunto atuador de cabo eletromecânico, deacordo com a reivindicação 1, em que o circuito deacionamento inclui um acionador de motor adequado paraacionar o motor.

3. Conjunto atuador de cabo eletromecânico, deacordo com a reivindicação 2, em que o circuito deacionamento inclui ainda um sensor de corrente paradetectar a quantidade de corrente provida pelo acionador demotor.

4. Conjunto atuador de cabo eletromecânico, deacordo com a reivindicação 3, em que o circuito deacionamento inclui adicionalmente um controladorprogramavel configurado para controlar a saida do acionadorde motor e monitorar o sensor de corrente.

5. Conjunto atuador de cabo eletromecânico, deacordo com a reivindicação 2, em que o controladorprogramável é configurado para controlar a saida doacionador de motor para acionar o motor de acordo com umperfil de tempos proscritos.

6. Conjunto atuador de cabo eletromecânico, deacordo com a reivindicação 3, em que o controladorprogramável é configurado para controlar a saida doacionador de motor com base em um sinal de detecção decorrente provido pelo sensor de corrente.

7. Conjunto atuador de cabo eletromecânico, deacordo com a reivindicação 1, em que o circuito de frenagemé integrado no circuito de acionamento, e em que o circuitode frenagem opera mediante provisão de um sinal deacionamento reduzido para o motor.

8. Conjunto atuador de cabo eletromecânico, deacordo com a reivindicação 7, em que o sinal de acionamentoreduzido é um sinal modulado de largura de pulso.

9. Conjunto atuador de cabo eletromecânico, deacordo com a reivindicação 2, em que o circuito de frenageminclui um circuito de comutação controlado pelo controladore configurado para absorver a corrente gerada pelo motor.

10. Conjunto atuador de cabo eletromecânico, deacordo com a reivindicação 1, em que o circuito de frenageminclui um limitador de voltagem configurado para limitar avoltagem máxima através dos contatos do motor.

11. Conjunto atuador de cabo eletromecânico, deacordo com a reivindicação 10, em que o circuito defrenagem inclui dois diodos conectados em série com umdiodo sendo um diodo Zener.

12. Conjunto atuador de cabo eletromecânico, deacordo com a reivindicação 1, em que o circuito de frenagemé configurado para principalmente limitar a velocidade domotor.

13. Conjunto atuador de cabo eletromecânico, deacordo com a reivindicação 1, em que o circuito de frenagemé configurado para principalmente limitar o torque domotor.

14. Circuito de controle para um conjunto atuadorde cabo eletromecânico possuindo um motor, um conjunto deengrenagem acoplado ao motor, um conjunto de retornoacionado por mola acoplado ao conjunto de engrenagem sendoconfigurado para aplicar uma força ao conjunto deengrenagem para retornar o conjunto de cabo eletromecânicopara uma primeira posição; o circuito de controlecompreendendo:um circuito de acionamento configurado paraacionar o motor em uma primeira direção contra a forçaexercida pelo conjunto de mola, e- um ou mais dispositivos para desacelerar a taxade retorno do conjunto de cabo para a primeira posição.

15. Circuito de controle, de acordo com areivindicação 14, em que os dispositivos para desacelerarincluem os dispositivos limitadores de voltagem paralimitar a voltagem máxima gerada através do motor.

16. Circuito de controle, de acordo com areivindicação 15, em que os dispositivos para desacelerarincluem dois diodos conectados em série.

17. Circuito de controle, de acordo com areivindicação 15, em que os dispositivos para desacelerarincluem um limitador de voltagem baseado em transistor.

18. Circuito de controle, de acordo com areivindicação 14, em que os dispositivos para desacelerarincluem um limitador de voltagem baseado em comutadorcontrolável.

19. Método para desacelerar a taxa de retorno deum conjunto atuador de cabo eletromecânico possuindo ummotor, um conjunto de engrenagem acoplado ao motor e umconjunto de retorno acionado por mola acoplado ao conjuntode engrenagem sendo configurado para aplicar uma força aoconjunto de engrenagem para retornar o conjunto de caboeletromecânico para uma primeira posição; o métodocompreendendo:- limitar uma voltagem gerada pelo motor quando oconjunto de retorno acionado por mola força o conjunto deengrenagem a retornar o conjunto de cabo eletromecânicopara a primeira posição.

20. Circuito de controle, de acordo com areivindicação 19, em que a etapa de limitar é realizadapassivamente.