BRPI1002730B1 - Aparelho e método para controlar uma bomba - Google Patents

Abstract

APARELHO E MÉTODO PARA CONTROLAR UMA BOMBA. A presente invenção fornece uma técnica usando a detecção de corrente para controlar a pressão em nível constante sem a detecção direta da pressão. Esta técnica ajudará a reduzir unicamente a dependência no interruptor ou sensor e sua não linearidade e outros problemas associados, tais como o comportamento não repetitivo, sendo afetado por IEM etc. A técnica inclui usar um controlador de bomba caracterizando um ou mais módulos configurados para responder a um ou mais sinais de entrada contendo informação sobre a corrente fornecida de uma bomba; e configurado para fornecer um ou mais sinais de saída contendo informação para controlar a bomba para operar em uma pressão substancialmente constante sem a detecção direta de pressão de bomba. Um ou mais módulos controlam a operação da bomba baseados pelo menos parcialmente em uma tabela de características relacionadas à voltagem e corrente que é calibrada para cada bomba.

Description

FUNDAMENTO DA INVENÇÃO 1. Campo da Invenção

A presente invenção relaciona-se a uma técnica para controlar a operação de uma bomba, incluindo fornecer um método de controle da operação de uma bomba em uma pressão constante usando corrente de motor como um parâmetro de detecção e tensão de motor como um parâmetro de controle.

Mais particularmente, a presente invenção relaciona-se a um método e aparelho usando um controle de bomba para manter uma pressão de saída constante baseada em pelo menos parcialmente detectar a corrente de motor e um algoritmo único de seguir as características V-I de uma bomba.

2. Breve Descrição da Técnica Relacionada

Muitas bombas conhecidas na técnica incluem um interruptor de pressão mecânico, ou sensores de Hall de semicondutor, ou pilhas de carga, ou qualquer outro tipo de dispositivo de detecção de pressão eletrônico, que desliga a bomba quando determinada pressão (isto é, a pressão de desligamento) é excedida. O interruptor de pressão, sensor de Hall ou pilha de carga é tipicamente posicionado em comunicação física com o fluido na bomba. Quando a pressão do fluido excede a pressão de desligamento, a força do fluido move o interruptor mecânico para abrir o circuito de energia da bomba ou gera sinal elétrico correspondente para seguir a pressão estabelecida. Os interruptores mecânicos têm diversas limitações. Por exemplo, durante a abertura e fechamento repetidos do circuito de energia da bomba, a formação de arco e queima frequentemente ocorre entre os contatos do interruptor. A pressão não pode permanecer constante por causa do comportamento não repetitivo e/ou não linear. Assim confiando totalmente no interruptor ou sensor de pressão dará sempre um circuito de controle inconsistente.

Em vista disto, há uma necessidade na técnica para um controlador de bomba melhorado que resolva os problemas relacionados aos interruptores de pressão mecânicos ou sensores nos projetos de bomba conhecidos.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

Para superar os problemas acima mencionados com o interruptor de pressão mecânico e o sensor de pressão, uma nova técnica é fornecida usando a detecção de corrente para controlar a pressão em um nível constante sem a detecção direta da pressão. Esta nova técnica ajudará a reduzir a dependência unicamente no interruptor ou sensor de pressão e sua não linearidade e outros problemas associados, tais como o comportamento não repetitivo, bem como outros problemas conhecidos associados com ser afetado pela interferência eletromagnética (IEM), etc.

De acordo com algumas modalidades, a presente invenção pode tomar a forma de aparelho, tal como um controlador de bomba, caracterizando um ou mais módulos configurados para responder a um ou mais sinais de entrada contendo informação sobre a corrente fornecida de uma bomba; e também configurado para fornecer um ou mais sinais de saída contendo a informação para controlar a bomba para operar em uma pressão substancialmente constante sem a detecção direta de pressão de bomba.

As modalidades da presente invenção podem também incluir uma ou mais das seguintes características: Por exemplo, um ou mais módulos podem ser configurados para controlar a operação da bomba baseada em pelo menos parcialmente uma tabela de características relacionadas à tensão e corrente que é calibrada para cada bomba, onde as características podem ser determinadas com a seguinte equação: I = Vm + C, onde m = (I1 - I2)/(V1 - V2), C = (V1*I2 - V2*I1)/(V1 - V2), (V1, I1): Baixo ponto de curva, e (V2, I2): Alto ponto de curva.

Um ou mais sinais de entrada podem conter informação sobre uma corrente de motor real detectada para operar a bomba, e um ou mais sinais de saída podem conter informação sobre uma tensão lida da tabela que corresponde à corrente de motor real detectada. Um ou mais sinais de entrada podem também conter informação sobre uma comparação de corrente de motor real detectada com uma corrente estabelecida. Um ou mais módulos podem também ser configurados para fornecer um termo de correção para controlar a bomba para operar em pressão substancialmente constante.

Um ou mais módulos ou o aparelho como um todo podem ser configurados como um controlador PID para controlar a operação da bomba. O aparelho pode também tomar a forma de um controlador caracterizando um ou mais módulos de processamento de sinais configurados para responder a um ou mais sinais de entrada contendo informação sobre a corrente fornecida de uma bomba; e configurado para fornecer um ou mais sinais de saída contendo informação para controlar a bomba para operar em uma pressão substancialmente constante sem a detecção direta de pressão de bomba. As modalidades do controlador podem incluir uma ou mais das características descritas aqui. O controlador pode também fazer parte de um sistema ou arranjo de bombeamento que inclui a bomba.

A presente invenção pode também tomar a forma de um método caracterizando etapas para controlar a bomba, incluindo responder a um ou mais sinais de entrada contendo informação sobre a corrente fornecida de uma bomba; e fornecendo um ou mais sinais de saída contendo informação para controlar a bomba para operar em uma pressão substancialmente constante sem a detecção direta de pressão de bomba. As modalidades do método podem incluir etapas para implementar uma ou mais das características descritas aqui.

A presente invenção pode também tomar a forma de um produto de programa de computador tendo um meio legível por computador com um código executável de computador inserido no mesmo para implementar as etapas do método quando feito em um dispositivo de processamento de sinais que faz parte de tal controlador de bomba como o elemento 10. Como exemplo, o produto de programa de computador pode tomar a forma de um CD, um disquete, um cartão de memória, bem como outros tipos de dispositivos de memória que podem armazenar um código executável por computador em tal meio legível por computador agora conhecido ou desenvolvido mais tarde no futuro.

BREVE DESCRIÇÃO DO DESENHO

O desenho inclui as seguintes Figuras, não desenhadas à escala:

A Figura 1 inclui as Figuras 1a e 1b, onde a Figura 1a é um diagrama de bloco do aparelho, incluindo um controlador de bomba, de acordo com algumas modalidades da presente invenção; e onde a Figura 1b é um diagrama de bloco de fluxograma de um método para implementar o aparelho da Figura 1a de acordo com algumas modalidades da presente invenção. A Figura 2 é um gráfico de características carga-fluxo para uma bomba de diafragma. A Figura 3 é um gráfico de corrente em relação à tensão mostrando as características V-I em uma pressão constante de, por exemplo, 206,8 kPa (30 PSI) para uma bomba de diafragma. A Figura 4 é um diagrama de bloco de aparelho, incluindo um sistema de bomba tendo um controlador, de acordo com algumas modalidades da presente invenção. A Figura 5 mostra um gráfico de corrente em relação à tensão tendo características V-I para a corrente desejada e corrente conseguida em uma pressão constante para uma bomba de diafragma de acordo com algumas modalidades da presente invenção. A Figura 6, que inclui as Figuras 6a à 6h, mostra um fluxograma funcional mostrando etapas para implementar o aparelho de acordo com algumas modalidades da presente invenção. A Figura 7 mostra um gráfico tendo uma curva de fluxo/envelope de operação que faz parte de PSI (=6,89 KPa) em relação ao galão por minuto (=3,78 litro por minuto) de acordo com algumas modalidades da presente invenção. A Figura 8 mostra o fluxograma mostrando códigos de indicador de diodo emissor de luz (LED) de acordo com algumas modalidades da presente invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

A Figura 1a mostra o aparelho na forma de um controlador de bomba geralmente indicado como 10 caracterizando um ou mais módulos 12 e 14. Um ou mais módulos 12 são configurados para responder a um ou mais sinais de entrada contendo a informação sobre a corrente fornecida de uma bomba (veja o elemento 30 (Figura 4); e também configurado para fornecer um ou mais sinais de saída contendo informação para controlar a bomba 30 (Figura 4) para operar em uma pressão substancialmente constante sem a detecção direta de pressão de bomba).

De acordo com algumas modalidades da presente invenção, um ou mais módulos 12 podem ser configurados para controlar a operação da bomba 30 (Figura 4) baseada em pelo menos parcialmente uma tabela de características relacionadas à tensão e corrente que é calibrada para cada bomba, onde as características podem ser determinadas com a seguinte equação: I = Vm + C, onde m = (I1 - I2)/(V1 - V2), C = (V1*I2 - V2*I1)/(V1 - V2), (V1, I1): Baixo ponto de curva, e (V2, I2): Alto ponto de curva.

Um ou mais sinais de entrada podem conter informação sobre uma corrente de motor real detectada para operar a bomba, e um ou mais sinais de saída podem conter informação sobre uma tensão lida de uma tabela de calibração que corresponda à corrente de motor real detectada. Um ou mais sinais de entrada podem também conter informação sobre uma comparação de corrente de motor real detectada com uma corrente estabelecida. Um ou mais módulos 12 podem também ser configurados para fornecer um termo de correção para controlar a bomba para operar em pressão substancialmente constante.

Um ou mais módulos 12 ou o aparelho 10 como um todo podem ser configurados como, ou fazem parte de, um módulo (veja o elemento 40 (Figura 4)) tendo um controlador PID 41 junto com outros componentes ou módulos 42, 44, 46, 48 descritos abaixo para controlar a operação da bomba 30. Como mostrado, o módulo 40 inclui, por exemplo, um ou mais módulos de processamento de sinal configurados para realizar o processamento de sinal para implementar a funcionalidade da presente invenção. O controlador PID 40 pode também fazer parte de um sistema ou arranjo de bombeamento geralmente indicado como 50 na Figura 4 para controlar a operação da bomba 30.

Um ou mais módulos 14 podem incluir outros módulos que podem fazer parte do controlador de bomba para implementar outra funcionalidade de controlador que não faz parte da invenção subjacente, por exemplo, incluindo a funcionalidade de entrada/saída para processar a sinalização para e de uma bomba/motor, um dispositivo de detecção, etc., bem como a funcionalidade associada com outros dispositivos ou componentes, por exemplo, incluindo um dispositivo tipo memória de acesso aleatório (RAM), um dispositivo tipo memória somente de leitura (ROM), dispositivos tipo barramento de dados e controle, etc.

A tabela de calibração pode fazer parte de, por exemplo, um dispositivo de armazenamento de memória. O próprio dispositivo de armazenamento de memória pode fazer parte de um ou mais módulos 12, um ou mais outros módulos 14, ou algum combinação dos mesmos. Os dispositivos de armazenamento de memória são conhecidos na técnica, e o escopo de invenção não é pretendido ser limitado a nenhum tipo particular do mesmo agora conhecido ou desenvolvido mais tarde no futuro.

A presente invenção pode também tomar a forma de um método mostrado na Figura 1b tendo as etapas 22, 24 que fazem parte de um fluxograma geralmente indicado como 20 para controlar a bomba 30 (Figura 4), incluindo responder a um ou mais sinais de entrada contendo informação sobre a corrente fornecida da bomba 30, por exemplo, ao longo do trajeto de sinal 42a (Figura 4); e fornecer um ou mais sinais de saída, por exemplo, ao longo do trajeto de sinal 41a (Figura 4), contendo informação para controlar a bomba 30 para operar em uma pressão substancialmente constante sem a detecção direta de pressão de bomba.

Princípio Básico de Bomba e a Construção da Tabela

A relação indireta acima entre a corrente e a pressão de acordo com a presente invenção é baseado em pelo menos parcialmente no princípio de operação e acumulação de bombas de diafragma gerais consistentes com o seguinte:

Como uma pessoa hábil na técnica apreciaria, em uma tensão de bomba de diafragma típica é aplicada a um motor que por sua vez girará um rotor. O movimento rotacional será transferido a um pistão por um came. O pistão por sua vez converterá o movimento rotacional em movimento linear. O movimento linear do pistão para um diafragma forçará o fluido da entrada da bomba para sua saída. Esta força na área de saída gerará a pressão no fluido fluindo da saída.

Em operação, se a demanda na saída da bomba é diminuída, então a pressão na saída aumentará. Entretanto, a bomba está ainda girando na mesma velocidade que antes. Por causa disto, a corrente começará a aumentar no motor em resposta à pressão aumentada. Na mesma maneira, se a pressão na saída de bomba é diminuída para a pressão desejada, então a corrente fluindo do motor diminuirá enquanto a demanda de torque para gerar mais pressão diminui.

Como exemplo, a Figura 2 é fornecida para mostrar as características de carga-fluxo gerais para uma bomba de diafragma típica. Das características, a corrente e tensão são compreendidas por serem substancialmente únicas para a carga-fluxo desejada. Outro resultado importante é que a pressão nas duas taxas de fluxo diferentes é compreendida para substancialmente não ter a mesma tensão e corrente em qualquer momento dado. Para suportar a compreensão do princípio acima mencionado, a Figura 3 é fornecida para mostrar uma característica V-I em uma pressão constante para uma bomba de diafragma típica, que forma a base para a técnica de tabela ou consulta de tabela de acordo com a presente invenção.

As características V-I podem ser determinadas variando as voltagens aplicadas à bomba para sua faixa de operação inteira (por exemplo, de 8,5 V a 14,8 V para motor +12V e sem qualquer eletrônico de controle, isto é um acionador de velocidade variável (VSD)) e marcar a corrente mantendo a pressão constante que é a pressão constante desejada em que a bomba precisa ser mantida quando está em sua operação normal pretendida (por exemplo, 30 libras por polegada quadrada PSI (206,8 kPa)).

Compreende-se que as características V-I respectivas na Figura 3 que determinam a tabela para uma dada bomba são únicas para essa dada bomba já que as características V-I substancialmente dependem das características de motor dessa dada bomba, que tipicamente variam de um motor quando comparadas a outro motor. Ou seja, de acordo com a presente invenção as características V-I respectivas serão detectadas e determinadas para cada bomba e uma tabela respectiva será formulada para cada bomba que são únicas para cada bomba, e usadas para controlar cada bomba.

Uma vez que as características V-I para a dada bomba são determinadas, qualquer controlador ou sistema de controle pode ser implementado para controlar a bomba na pressão constante observando e seguindo a linha de tendência obtida (características V-I) usando a técnica de repetição de tabela de acordo com a presente invenção.

Como exemplo, a Figura 4 mostra um diagrama de um bloco de controle para um sistema de bomba 50 tendo abordagens eficazes, contudo simples de acordo com algumas modalidades da presente invenção. Como mostrado, o bloco de controle ou módulo 40 inclui dispositivos, componentes ou módulos, tais como módulo de controlador PI(D) 41, junto com outros componentes ou módulos 42, 44, 46, 48 para controlar a operação da bomba 30. O módulo 42 detecta a corrente do motor ao longo do trajeto de sinala, e fornece um sinal de detecção de corrente ao longo do trajeto de sinal 42b contendo informação sobre a corrente de motor detectada. O módulo 44 é configurado para responder ao sinal de detecção de corrente ao longo do trajeto de sinal 42b, para medir a corrente em uma tensão de motor, e fornece um sinal de corrente medido ao longo do trajeto de sinal 44a contendo informação sobre a corrente medida naquela tensão de motor. Um ou mais sinais de entrada contendo informação sobre a corrente fornecida da bomba 30 (Figura 4) incluem o sinal de detecção de corrente ao longo do trajeto de sinal 42b. O módulo 46 é configurado para responder a um sinal de saída de tensão E ao longo do trajeto de sinal 41a fornecido do Módulo de controlador PI(D) 41 à bomba 30 ao longo do trajeto de sinal 41a para controlar a operação da bomba 30, de modo a estabelecer uma corrente em uma tensão particular (calibração), e fornecer um sinal ao longo do trajeto de sinal 46a contendo informação sobre a corrente estabelecida na tensão particular (calibração). O módulo de nó 48 é configurado para responder ao sinal ao longo do trajeto de sinal 44a contendo informação sobre a corrente medida na tensão de motor e o sinal ao longo do trajeto de sinal 46a contendo informação sobre a corrente estabelecida na tensão particular (calibração), e fornece um sinal E ao longo do trajeto de sinal 48a ao módulo PI(D) 41 contendo informação sobre os dois sinais. Consistente com aquilo descrito em detalhe adicional abaixo, o sinal E fornecido do módulo de nó 48 ao módulo PI(D) 41 ao longo do trajeto de sinal 48a contém informação sobre um erro entre a corrente estabelecida e corrente de motor real detectada que será usada como parâmetro de entrada para o controlador PID 41.

O módulo PI(D) 41 é configurado para responder a um ou mais sinais de entrada, incluindo o sinal E ao longo do trajeto de sinal 48a contendo informação sobre a corrente fornecida da bomba 30, bem como o sinal de saída de tensão E ao longo do trajeto de sinal 41a fornecido do Módulo de controlador PI(D) 41 à bomba 30 ao longo do trajeto de sinal 41a para controlar a operação da bomba 30. Consistente com aquilo descrito em detalhe adicional abaixo, o sinal de tensão E do módulo PI(D) 41 à bomba 30 ao longo do trajeto de sinal 41a conterá o termo de correção para a tensão de motor para conseguir a pressão desejada. Um ou mais sinais de saída contendo informação para controlar a bomba 30 (Figura 4) para operar em pressão substancialmente constante sem a detecção direta de pressão de bomba incluem o sinal de saída de tensão E ao longo do trajeto de sinal 41a. Em operação, o sinal de saída de tensão E ao longo do trajeto de sinal 41a para controlar a operação da bomba 30 é eficazmente corrigido ou modificado baseado pelo menos parcialmente no sistema de resposta de controle mostrado na Figura 4 que depende de uma relação entre a corrente de motor detectada e a informação contida na tabela calibrada para a bomba 30 respectiva para operar a bomba 30 respectiva na pressão substancialmente constante sem a detecção direta de pressão de bomba.

O escopo da invenção não é pretendido ser limitado ao tipo de trajeto de sinal sendo usado para trocar o sinal entre os componentes ou módulos mostrados e descritos aqui. As modalidades são previstas usando trajetos de sinal que são conectados por fio entre os componentes ou módulos mostrados e descritos aqui, ou acoplamentos de comunicação sem fio entre os componentes ou módulos mostrados e descritos aqui, ou alguma combinação dos mesmos, bem como outros tipos de trajetos de sinal agora conhecidos ou desenvolvidos mais tarde no futuro.

A Figura 5 mostra um gráfico de corrente com relação à tensão tendo características V-I para a corrente desejada indicada como D (mostrada como tendo uma função colorida mais clara) e a corrente conseguida indicada como A (mostrado como tendo uma função colorida mais escura) em uma pressão constante sem a detecção direta de pressão de bomba para controlar a operação de uma bomba de diafragma de acordo com algumas modalidades da presente invenção. Em operação, um ou mais módulos 12 (Figura 1) ou 41 (Figura 4) são configurados para fornecer um termo de correção, por exemplo, na forma de um sinal de tensão modificado ao longo do trajeto de sinal 41a, para controlar a bomba para operar em pressão substancialmente constante, tal que a corrente desejada D e a corrente conseguida A têm valores similares em uma tensão de motor similar como mostrado no gráfico da Figura 5 para controlar a operação de uma bomba de diafragma sem a detecção direta de pressão de bomba, de acordo com algumas modalidades da presente invenção.

Esta implementação de controle de acordo com a presente invenção como descrita aqui fornece uma implementação altamente exata, sem conserto ainda fácil de algoritmo de controle, que fornece uma abordagem linear montável que é fácil de calibrar (obter as características V-I) e ter menos carga computacional no controlador.

A reprodução da curva V-I é feita usando o método linear montável. De acordo com o método linear montável, a curva é dividida em número (idealmente infinito) de linhas lineares pequenas. Aqui pega-se dois pontos (ponto de calibração) e a relação entre aqueles dois pontos consecutivos terá a relação linear. Esta relação pode ser definida com a seguinte equação. I = Vm + C m = (I1 - I2)/(V1-V2) C = (V1*I2 — V2*I1)/(V1-V2) (V1, I1): Baixo ponto de curva; (V2, I2): Alto ponto de curva;

Em condições normais, a bomba detectará a corrente de motor real e aplicará a tensão ao motor. A mesma tensão será enviada à lógica de predição de corrente estabelecida para conseguir a corrente estabelecida para a pressão desejada na presente tensão de motor. A corrente de motor real detectada será comparada com a corrente estabelecida (corrente desejada nessa tensão para pressão desejada - da tabela de calibração). O erro entre a corrente estabelecida e a corrente de motor real detectada será usado como parâmetro de entrada para o controlador PID. O controlador PID gerará o termo de correção para a tensão de motor (controlador por ciclo de funcionamento) para conseguir a pressão desejada. Na próxima vez as etapas acima são repetidas em uma taxa muito rápida e constante.

Uma vez que o algoritmo é implementado consistente com o determinado aqui, através do processamento eletrônico e de sinais, um ou mais sinais de saída ao longo do trajeto de sinal 41a podem ser fornecidos para conseguir a saída que dá a pressão desejada constante na saída da bomba através da abordagem de algoritmo preditivo de acordo com a presente invenção.

EQUAÇÃO DE CURVA V-I

O seguinte é uma descrição com relação à equação de curva V-I:

De uma equação linear geral: I = mV + C, onde: (V1, I1): Baixo ponto de curva, e (V2, I2): Alto ponto de curva, tem-se: I – I2 V – V2 ------- = ---------- I1 – I2 V1 – V2 (I1 – I2) I – I2 = (V – V2) ----------- (V1 – V2) (I1 – I2) V V2 (I1 – I2) I = ------------- - ------------- + I2 V1 –V2 V1 – V2 Assim: (I1 – I2) m = ------------ V1 –V2 V2 (I2 – I1) C = ------------- + I2 V1 – V2 V2 (I2 – I1) + I2 (V1 – V2) C = ------------------------------------- V1 – V2 Ou V1 I2 – V2 I1 C = ------------------- V1 – V2 Baseado pelo menos parcialmente nisso, a Curva V-I é: (I1 – I2) V1 I2 – V2 I1 I = ---------- V + --------------- V1 –V2 V1 – V2 Os módulos 12, 41, 42, 44, 46 ou 48 Como exemplo, a funcionalidade dos módulos 12, 41, 42, 44, 46 ou 48 pode ser implementada usando hardware, software, firmware, ou uma combinação dos mesmos. Em uma implementação de software típica, os módulos 12, 41, 42, 44, 46 ou 48 incluiriam uma ou mais arquiteturas à base de microprocessador tendo um microprocessador, uma memória de acesso aleatório (RAM), uma memória somente de leitura (ROM), dispositivos de entrada/saída e controle, dados e barramento de endereço conectando os mesmos. Uma pessoa hábil na técnica seria capaz de programar tal implementação baseada em microcontrolador (ou microprocessador) para realizar a funcionalidade descrita aqui sem experimentação imprópria. O escopo da invenção não é pretendido ser limitado a qualquer implementação particular usando tecnologia agora conhecida ou desenvolvida mais tarde no futuro.

APLICAÇÕES POSSÍVEIS

As aplicações possíveis para a presente invenção incluem uma implementação tendo alguma combinação das seguintes características:

I. Descrição geral:

Como exemplo, a especificação abaixo é para o projeto e desenvolvimento de um controlador de bomba de acionamento de velocidade variável (VSD) para uma bomba de cinco câmaras. Como exemplo, as aplicações para esta especificação podem variar de um sistema de água para pulverização industrial geral, embora o escopo da invenção não é pretendido ser limitado ao tipo de aplicação agora conhecida ou desenvolvida mais tarde no futuro.

II. Exigências funcionais 1. Classificação de aplicação

1.1. Trabalho em ambientes de sal e água fresca. 1.2. Tensão 1.2.1. Unidade de corrente direta - 9,5 VDC - 28,0 VDC 1.2.2. Unidade de corrente alternada - 85 VAC - 250 VAC - Fase dois do projeto a ser completado após a conclusão da versão DC.

2. Abreviações e Definições

2.1. Abreviações 2.1.1. #F - Número de saídas/válvulas/torneiras 2.1.2. C# - Curva de fluxo em várias voltagens 2.1.3. P# - Ponto de classificação em várias pressões e fluxo 2.1.4. GPM - Galões por minuto 2.1.5. VDC - Corrente direta de tensão 2.1.6. VAC - Corrente alternada de tensão 2.1.7. MTBF - Tempo médio entre falha 2.1.8. PSI- Libra por polegada quadrada 2.2. Definições 2.2.1. Saída - Qualquer saída de fluxo do sistema 2.2.2. Funcionamento à seco - Ocorre quando o líquido fornecido à bomba é removido ou a fonte está esgotada. 2.2.3. Tempo principal - A quantidade de tempo que leva para a bomba extrair água e começar a bombear.

3. Desempenho/Expectativa de vida

3.1. Desempenho 3.1.1. Operações funcionais (veja as Figuras 6-8) 3.1.1.1. Com uma bomba VSD instalada em um recipiente/RV e a fonte de energia apropriada conectada, o controlador de bomba, por exemplo controlador 10 (Figura 1) ou módulo 40 (Figura 4), pode também fazer um teste de diagnóstico como determinado e descrito na Figura 6 cada vez que as experiências de bomba um ciclo de ligar/desligar. Sob um modo de operação normal, o sistema de água deve ser pressurizado e mantido no valor projetado até que uma demanda seja exigida (saída aberta). 3.1.1.2. Quando há uma demanda (P1), (P2), ou (P3), o controlador de bomba liga a bomba na velocidade/Tensão total, a bomba presumivelmente funcionará fora do envelope de operação (alto ampere/volt), o controlador de bomba pode detectar esta condição e retardar a bomba até um valor pré- ajustado de ampere/volt ser conseguido. Pode manter a operação da bomba neste valor até a nova condição surgir e o controlador de bomba pode reagir à nova condição. Todas estas ações tipicamente acontecem em um espaço de tempo muito curto, por exemplo, uma fração de um segundo. 3.1.1.3. Quanto mais demanda de (P2) ou (P3) ou (P4) surge, o sistema de água cai em pressão e a bomba experimenta uma queda em carga/extração de ampere. O controlador de bomba pode detectar esta nova condição e lentamente acelerar a bomba até que um valor pré-ajustado (ampere/volt) seja conseguido, e pode manter a operação da bomba neste valor até que uma nova condição surja e o controlador reagiria à nova condição. Esta técnica pode ser aplicada a todos os pontos de operação definidos como o envelope de operação descrito na Figura 7. 3.1.1.4. Se uma alta demanda (P4) é exigida, o controlador de bomba pode manter a velocidade total/tensão para prosseguir com a demanda até que esta condição seja mudada. 3.1.1.5. Quando uma demanda não está mais presente (saída fechada), a bomba sofre uma alta pressão acima da pressão de operação, um interruptor de pressão pode desconectar a energia para a bomba. 3.1.1.6. Proteção contra Funcionamento à seco - se não há nenhum fluido no tanque/entrada de bomba, o controlador de bomba pode detectar esta condição e desligar a bomba fora após algum tempo predeterminado, por exemplo X minutos. O controlador pode também ligar a bomba de tempo em tempo para testar condição vazia/vazamento por algum número de vezes predeterminado e enviar o sinal de erro ao LED. 3.1.1.7. Aprendizagem - Durante todos os modos de operação, o controlador de bomba pode “Aprender” a faixa de operação de tensão/amperagem para referência futura. A aprendizagem pode permitir a unidade transitar na variação tranquilamente com menos tempo perdido. 3.1.1.8. Sobre corrente/subcorrente - O controlador pode monitorar extremos em amperagem fora da faixa aprendida, e desligará e piscará LED 1 piscada quando esta condição acontece. Veja as Figuras 6 e 8. 3.1.1.9. Detecção de vazamento - A unidade pode monitorar vazamentos lentos durante um tempo, quando o controlador de bomba detecta um vazamento lento durante um tempo sem operação normal, a unidade pode desligar a bomba. Um vazamento lento tipicamente se manifesta como uma perda lenta de pressão, então que a bomba eleva a pressão e desliga. Isto pode ocorrer constantemente com o tempo em uma situação de vazamento. Esta característica pode permitir algum período predeterminado de ciclo então desliga e pisca o LED 2 piscas. Veja as Figuras 6 e 8. 3.1.1.10. Armazenamento de dados

O controlador de bomba pode também ser configurado para armazenar dados na memória “onboard”, por exemplo, que pode fazer parte de um ou mais outros módulos 14, incluindo os seguintes incidentes: a. Funcionamento à seco/subcorrente - Registra o número de incidentes de funcionamento à seco. b. Sobre corrente/parada de motor - Registra o número de incidentes c. Horas para operação normal d. Horas no momento de cada incidente e. Subtensão/sobre tensão - Registra o número de incidentes f. Detecção de vazamento - Registra o número de incidentes g. Tempo limite - Registra o número de incidentes

3.2. Expectativa de vida - Vida funcional recomendada (MTBF); 500 horas da caixa para incluir a operação e ingresso de água.

4. Características e dimensões físicas

4.1. Alojamento de VSD será definido para montar como uma base do motor. 4.2. As conexões de energia podem ser conexões de 12 polegadas (30,48 cm) de calibre suficiente para suportar 28 amperes e permitir fiação suficiente da amarração a ser confiantemente conectada. 4.3. Conexões 4.3.1.1. As conexões de bomba podem ser baseadas no conector Molex MX150 de 8 pinos ou equivalente a ser moldado em 4.3.1.2. 2 pinos para ligar + 1 conexão de pino terra 4.3.1.3. 2 pinos para energia para o motor 4.3.1.4. 2 pinos para a entrada de interruptor de pressão 4.3.1.5. 2 pinos para o indicador LED e opção de interruptor LIGA/DESLIGA. Estes pinos plugados a menos que necessário.

5. Algumas características adicionais

5.1. Proteção de sobrecarga térmica 5.2. A unidade deve também, além da proteção de sobre corrente de software, utilizar a redundância de hardware para a proteção de sobre corrente. 5.3. Terá a proteção de sobre corrente de hardware caso a sobre corrente de software falhe. 5.4. Se conformará ao(s) resultado(s) de PCB fornecido(s) pelo Controle de Fluxo ITT 5.5. Construção de SMT/THT 5.6. Faixa de temperatura de operação -23°C a 65,5°C 5.7. Proteção contra Picos de Amperagem/Tensão

As vantagens das implementações acima são numerosas, e como exemplo, podem incluir algumas das seguintes. • Equação universal • Se estende e cabe em quaisquer características de bomba de diafragma e classificações (mesmo software para bomba de 30 PSI (206,8 kPa), 60 PSI (413,7 kPa), 80 PSI (551,6 kPa, etc.) • O software se ajusta às características de motor particulares • A funcionalidade primeiramente depende da calibração • Calibração fácil • Portabilidade fácil para operações AC também • Maior o número de características de autodiagnóstico pode ser dado (como a maioria dos erros pode ser uma função de corrente) • Usa o algoritmo avançado ecumênico • O algoritmo usa a lógica de afirmação • O software comum pode ser ajustado em relação a quaisquer características de bomba de diafragma e classificações (mesmo software para 1 PSI (6,89 kPa) a 250 PSI (1,72 MPa)) uma vez que as capacidades de manipulação atuais são cumpridas pelo hardware • O software poderia ser autocalibrado ou externamente calibrado • O software não usa nenhuma pressão “sensores” para seu algoritmo computacional principal e faz todo o cálculo baseado na corrente de motor; assim “sem sensor”. • O software estabelece uma relação entre a corrente de motor e a pressão de saída com seu algoritmo altamente avançado suas exigências de controle de pressão de saída. • Fluxo liso e calmo na saída. • A pressão de descarga permanece constante para exigências de fluxo de faixa prolongada (aproximadamente 85% da faixa de fluxo total). • Variação de fluxo de saída mínima com mudança nas voltagens de entrada • Algoritmo de software de resposta rápido com controle eletrônico “onboard” sofisticado e avançado. • Vida de bomba prolongada enquanto o software avançado assimila e absorve todas as voltagens mais altas do que voltagens classificadas indo ao motor. • Geração de calor subjugada no motor como resultado de nenhuma tensão mais alta do que a classificada aplicada à bomba. • Um arranjo de características autodiagnósticas indicativas fornecidas com a ajuda de combinação superior de hardware e software; as características de diagnósticos, tais como funcionamento à seco, rotor de travamento, detecção de vazamento, tempo limite, sobre tensão, subtensão, sobre corrente, etc. • Funcionamento à seco da bomba, detecção de vazamento no sistema, tempo limite, sobre tensão, subtensão. Estes são categorizados como problemas de sistema. • Sobre corrente, nenhuma corrente (subcorrente), superaquecimento de um espaço fechado são categorizados como problemas de bomba. • Estes diagnósticos são a indicação visual ao piscar o LED na saída. • Os códigos de saída de LED são amplamente acumulados como problemas/erros de “Sistema” ou “Bomba”. • A saída de LED pode também ser dada para cada característica de diagnóstico individualmente mudando o módulo de código de erro no software. • Limite de super temperatura “onboard” melhora a vida de eletrônicos e assegura o produto. • Conserva água tendo característica de detecção de vazamento avançada.

Escopo da Invenção

Deve ser compreendido que, a menos que indicado de outra maneira aqui, quaisquer das características, alternativas ou modificações descritas a respeito de uma modalidade particular aqui podem também ser aplicadas, usadas, ou incorporadas com qualquer outra modalidade descrita aqui. Também, os desenhos aqui não são desenhados à escala.

Embora a presente invenção seja descrita como exemplo em relação a uma bomba de diafragma, o escopo da invenção é pretendido incluir usar os mesmos em relação a outros tipos de bombas agora conhecidas ou desenvolvidas mais tarde no futuro.

Embora a invenção tenha sido descrita e ilustrada com relação às modalidades de exemplo do mesmo, o antecedente e várias outras adições podem ser feitas na mesma e à mesma sem sair do conceito inventivo e escopo da presente invenção.

Claims (17)

1. Método para controlar uma bomba (30) que compreende: responder a um sinal de entrada contendo informação sobre uma corrente sendo fornecida a partir da bomba (30) em uma tensão de motor sendo fornecida para a bomba (30); e determinar um sinal de tensão de saída (E) contendo informação para controlar a bomba (30) para operar a uma pressão constante sem a detecção direta da pressão de bomba (30), o método é caracterizado pelo fato de que o sinal de tensão de saída (E) contém um termo de correção para a tensão de motor com base pelo menos parcialmente em uma correção de erro entre a corrente sendo fornecida a partir da bomba (30) na tensão de motor e uma corrente estabelecida calibrada a partir de uma tabela na tensão de motor; a corrente de motor real é detectada e é aplicada a tensão ao motor, a mesma tensão é enviada à lógica de predição de corrente estabelecida para conseguir a corrente estabelecida para a pressão desejada na presente tensão de motor; a corrente de motor real detectada é comparada com a corrente estabelecida, corrente desejada nessa tensão para pressão desejada da tabela de calibração; o erro entre a corrente estabelecida e a corrente de motor real detectada é usado como parâmetro de entrada para o controlador PID (41); o controlador PID (41) gera o termo de correção para a tensão de motor (controlador por ciclo de funcionamento) para conseguir a pressão desejada.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a determinação é baseada pelo menos parcialmente em características relacionadas à tensão e corrente utilizando a seguinte equação: I = Vm + C, onde m = (I1 - I2)/(V1-V2), C = (V1*I2 - V2*I1)/(V1 - V2), (V1, I1): Baixo ponto de curva, e (V2, I2): Alto ponto de curva.

3. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende: receber um sinal de tensão de motor contendo informação sobre a tensão de motor, e fornecer um sinal de corrente estabelecida contendo informação sobre a corrente estabelecida calibrada a partir da tabela na tensão de motor.

4. Método, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que compreende ainda: receber o sinal de corrente medida contendo informação sobre a corrente medida na tensão de motor, receber o sinal de corrente estabelecida contendo informação sobre a corrente estabelecida calibrada a partir da tabela na tensão de motor, e fornecer um sinal de correção de erro contendo informação sobre a correção de erro entre a corrente medida na tensão de motor e a corrente estabelecida calibrada a partir da tabela na tensão de motor.

5. Método, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que o método compreende ainda: receber o sinal de correção de erro contendo informação sobre a correção de erro entre a corrente na tensão de motor e a corrente estabelecida calibrada a partir da tabela na tensão de motor, receber o sinal de tensão de motor contendo informação sobre a tensão de motor, e fornecer o sinal de tensão de saída (E) para controlar a bomba para operar na pressão constante sem a detecção direta da pressão de bomba (30).

6. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a tabela é calibrada para cada bomba (30).

7. Aparelho que compreende: um módulo controlador de bomba (10); o aparelho é caracterizado por realizar o método conforme definido pela reivindicação 1.

8. Aparelho, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o módulo controlador de bomba (30) compreende um módulo detector de corrente (42) configurado para: receber o sinal de entrada contendo informação sobre a corrente na tensão de motor, e fornecer um sinal detector de corrente contendo informação sobre a corrente detectada na tensão de motor; e um módulo de corrente medida (44) configurado para: receber o sinal detector de corrente contendo informação sobre a corrente detectada na tensão de motor, e fornecer um sinal de corrente medida contendo informação sobre a corrente medida na tensão de motor.

9. Aparelho, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o módulo controlador de bomba (10) compreende um módulo de corrente estabelecida (46) configurado para: receber um sinal de tensão de motor contendo informação sobre a tensão de motor, e fornecer um sinal de corrente estabelecida contendo informação sobre a corrente estabelecida calibrada a partir da tabela na tensão de motor.

10. Aparelho, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que o módulo controlador de bomba (10) compreende um nó configurado para: receber o sinal de corrente medida contendo informação sobre a corrente medida na tensão de motor, receber um sinal de corrente estabelecida contendo informação sobre a corrente estabelecida calibrada a partir da tabela na tensão de motor, e fornecer um sinal de correção de erro contendo informação sobre a correção de erro entre a corrente medida na tensão de motor e a corrente estabelecida calibrada a partir da tabela na tensão de motor.

11. Aparelho, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o módulo controlador de bomba (10) compreende um módulo controlador PID configurado para: receber o sinal de correção de erro contendo informação sobre a correção de erro entre a corrente medida na tensão de motor e a corrente estabelecida calibrada a partir da tabela na tensão de motor, receber o sinal de tensão de motor contendo informação sobre a tensão de motor, e fornecer o sinal de tensão de saída para controlar a bomba (30) para operar em uma pressão constante sem a detecção direta da pressão de bomba (30).

12. Aparelho, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o módulo controlador de bomba (10) compreende um módulo de corrente estabelecida configurado para: receber um sinal de tensão de motor contendo informação sobre a tensão de motor, e fornecer um sinal de corrente estabelecida contendo informação sobre a corrente estabelecida calibrada a partir da tabela na tensão de motor.

13. Aparelho, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o módulo controlador de bomba (10) compreende um nó configurado para: receber um sinal de corrente medida contendo informação sobre a corrente medida na tensão de motor, receber um sinal de corrente estabelecida contendo informação sobre a corrente estabelecida calibrada a partir da tabela na tensão de motor, e fornecer um sinal de correção de erro contendo informação sobre a correção de erro entre a corrente medida na tensão de motor e a corrente estabelecida calibrada a partir da tabela na tensão de motor.

14. Aparelho, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o módulo controlador de bomba (10) compreende um módulo controlador PID configurado para: receber um sinal de correção de erro contendo informação sobre a correção de erro entre a corrente medida na tensão de motor e a corrente estabelecida calibrada a partir da tabela na tensão de motor, receber um sinal de tensão de motor contendo informação sobre a tensão de motor, e fornecer o sinal de 5 tensão de saída para controlar a bomba (30) para operar em uma pressão constante sem a detecção direta da pressão de bomba (30).

15. Aparelho, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que a tabela é calibrada para 10 cada bomba (30).

16. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a tabela é calibrada para cada bomba (30).

17. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, 15 caracterizado pelo fato de que o aparelho toma a forma de um sistema de bomba (30) compreendendo um módulo controlador de bomba (10) conforme definido na reivindicação 1.