ES2211814T3 - Procedimiento y dispositivo de conexion para la excitacion de una pluralidad de circuitos. - Google Patents

Abstract

Procedimiento para la excitación de una pluralidad de circuitos (IC1, IC2, ..., ICn) que están unidos entre sí por medio de una conexión (100) común para recibir una señal (UA) de excitación, comprendiendo cada uno de los circuitos de la pluralidad de circuitos un conmutador y un sensor que genera una señal útil que puede aplicarse al hilo conductor común de conexión, con lo que el conmutador comprende un elemento de conexión así como un elemento (102) de conmutación, definiendo el elemento (102) de conmutación una frecuencia (fR1, fR2, ..., fRn) de resonancia para el circuito, con lo que al menos dos circuitos de la pluralidad de circuitos tienen diferentes frecuencias de resonancia, con las siguientes etapas: (a) determinar cuál de los circuitos (IC1, IC2, ..., ICn) se va a excitar seleccionando una frecuencia que corresponde a la frecuencia de resonancia del(los) circuito (s) a excitar; (b) generar la señal (UA) de excitación con impulsos de energía de la frecuencia seleccionada, los cuales son tan pequeños que no perjudican la señal útil; (c) aplicar la señal (UA) de excitación generada a la pluralidad de circuitos; y (d) conectar o separar el sensor en el circuito excitado con o del hilo conductor de conexión común, conmutándose para ello el elemento de conexión entre sus estados de conexión del elemento (102) de conmutación.

Description

Procedimiento y dispositivo de conexión para la excitación de una pluralidad de circuitos.

La presente invención se refiere a un procedimiento y un dispositivo de conexión para la excitación de una pluralidad de circuitos y, especialmente, a una excitación, a elección, de uno o varios circuitos integrados sin alimentación de energía (IC = Integrated Circuits) que sólo están conectados por medio de un hilo conductor común.

En los dispositivos de conexión conocidos, se presenta un problema cuando tiene que excitarse una pluralidad de circuitos integrados que están conectados con un elemento central de excitación por medio de un hilo conductor común. Este tipo de circuitos, por ejemplo, las memorias EEPROM (EEPROM = Electrically Eraseable Programmable Read Only Memory = Memoria de sólo lectura programable y borrable eléctricamente), sirven como elementos de conexión o conmutadores para conectar de forma selectiva sensores que están conectados con estos circuitos, con el elemento central de excitación para seleccionarlos, activarlos o algo similar.

En el estado de la técnica no existe ninguna posibilidad de excitar individualmente cada uno de los circuitos integrados, de manera que no existe ninguna posibilidad de alimentar energía únicamente al circuito integrado que se va a excitar.

Otro problema al excitar circuitos integrados que están conectados con un elemento central de control por medio de un hilo conductor común consiste en que, por regla general, los circuitos integrados presentan otros elementos, tales como, por ejemplo, los sensores ya mencionados o similares, o, para la unión con éstos, están conectados entre el elemento central de control y los mismos, los cuales generan señales eléctricas útiles correspondientes, de manera que tiene que garantizarse que por medio de la excitación del circuito integrado individual no se provoca ningún efecto adverso o modificación duradera de las señales útiles generadas.

A partir del documento JP-A-05 203 512 se conoce un dispositivo de conexión para la excitación de una pluralidad de circuitos que están conectados entre sí por medio de una conexión común para la recepción de una señal de excitación. Los circuitos comprenden en cada caso un elemento de conmutación y un sensor, definiendo el elemento de conmutación una frecuencia de resonancia para el circuito, y con lo que como mínimo dos circuitos tienen diferentes frecuencias de resonancia. Además, está previsto un elemento de control que está conectado, por medio de la conexión común, con la pluralidad de circuitos, y que, en función de un circuito a excitar, genera una señal de excitación con una frecuencia que se corresponde a la frecuencia de resonancia asociada al circuito a excitar y la señal de excitación se aplica a la conexión común para conectar un sensor con el hilo conductor común de conexión.

Partiendo de este estado de la técnica, la presente invención se basa en la tarea de crear un procedimiento y un dispositivo de conexión que posibilite una excitación selectiva de uno o varios circuitos que sólo están conectados por medio de un hilo conductor común.

Esta tarea se soluciona por medio de un procedimiento según la reivindicación 1 y por medio de un dispositivo según la reivindicación 6. A partir de las reivindicaciones dependientes se deducen ejemplos de realización preferidos.

Según la presente invención, la señal de excitación se genera de tal manera que la misma presenta una amplitud de señal que se sitúa por debajo de un umbral predeterminado, con lo que este umbral predeterminado preferiblemente se fija por medio de una señal útil empleada en los circuitos individuales. En función de la configuración deseada, todos los circuitos pueden presentar diferentes frecuencias de resonancia. Siempre y cuando se desee excitar simultáneamente varios circuitos, éstos se diseñan de tal manera que tengan la misma frecuencia de resonancia.

El procedimiento según la invención y el dispositivo de conexión según la invención sirven para la excitación de elementos de conexión para conectar sensores que están conectados con el hilo conductor común por medio del conmutador individual, con el elemento de control. Para ello, la señal de excitación se aplica al elemento de conmutación de un conmutador y, multiplicando la señal de excitación por un factor definido por el elemento de conmutación, se genera una señal de partida del elemento de conmutación, a la que se recurre para generar una señal de la batería. Esta señal de la batería se aplica a un elemento de conexión para conmutarlo entre sus estados de conexión para así conectar el sensor contenido en el circuito con el elemento de control o separarlo de éste. Si la señal de excitación que se presenta en la conexión común tiene una frecuencia que se sitúa por debajo o por encima de la frecuencia de resonancia de uno de los circuitos, entonces la señal de partida generada por el elemento de conexión es demasiado baja para llevar a cabo una reprogramación del circuito.

Preferiblemente, la señal de la batería se genera por rectificación de la señal de partida del elemento de conmutación por medio de un rectificador y por la carga de un condensador por medio de la señal de partida rectificada.

Según otro ejemplo de realización preferido de la presente invención, el elemento de conmutación está configurado por medio de un circuito resonante en serie o un circuito resonante en paralelo, y el factor para generar la señal de partida del elemento de conmutación está determinado por la calidad del circuito resonante.

Preferiblemente, la descarga de las señales adyacentes de la batería tiene lugar por corrientes de fuga y, además, preferiblemente, los circuitos mencionados son circuitos sin alimentación de energía.

Según otro ejemplo de realización preferido, está previsto un elemento de regulación que registra el flujo de corriente a partir del elemento de control para hallar y mantener la frecuencia de la señal de excitación correspondiente a la frecuencia de resonancia del circuito asociado.

La ventaja de la presente invención consiste en que en el caso de circuitos integrados que, por ejemplo, no presentan ninguna alimentación de energía, existe una posibilidad de excitar de forma individual cada uno de los circuitos de la pluralidad de circuitos integrados. Otra ventaja consiste en que sólo se alimenta energía a aquel circuito que tenga que reprogramarse, por ejemplo, conectarse o desconectarse, con lo que puede ahorrarse energía.

Por otra parte, otra ventaja de la presente invención consiste en que la carga de energía necesaria del circuito integrado puede llevarse a cabo por medio de impulsos de energía, que son tan pequeños que no pueden perjudicar o modificar de forma permanente una señal útil que se registra por medio de sensores conectados.

A continuación se explican detalladamente ejemplos de realización preferidos de la presente invención basándose en los dibujos adjuntos. Muestran:

la figura 1, una representación esquemática del dispositivo de conexión según la invención;

la figura 2, una representación de las frecuencias de resonancia asignadas a los circuitos correspondientes;

la figura 3, un ejemplo de realización preferido para los elementos de conmutación asignados a los circuitos en forma de un circuito resonante en serie; y

la figura 4, un ejemplo para un circuito para la generación de la tensión para la batería.

En la figura 1 se muestra una representación esquemática del dispositivo de conexión según la invención que comprende una pluralidad de circuitos IC_{1}, IC_{2}, ..., IC_{n}. Además, está previsto un elemento ZE de control. Tanto los circuitos individuales, como el elemento ZE de control, comprenden una primera y una segunda conexión, con lo que una de las conexiones está conectada a masa. La otra conexión de los elementos está conectada con un hilo 100 conductor común. Como puede observarse, varios circuitos IC_{1}, IC_{2}, ..., IC_{n} integrados están conectados con un sistema ZE electrónico central (elemento de control) por medio del hilo 100 conductor eléctrico, con lo que el segundo contacto necesario se genera por medio de la masa común.

Según un ejemplo de realización, los circuitos IC_{1}, IC_{2}, ..., IC_{n} integrados se utilizan como conmutador para conectar, por medio del hilo 100 conductor, sensores que están unidos con éstos, con el sistema ZE electrónico central o separarlos de éste.

En un ejemplo de realización preferido, los circuitos IC_{1}, IC_{2}, ..., IC_{n} integrados mostrados son memorias de sólo lectura programables y borrables eléctricamente (EEPROM = Electrically Eraseable Programmable Read Only Memory). La tecnología EEPROM brinda la posibilidad de programar un transistor como conmutador, de tal manera que el conmutador está abierto o cerrado, y mantener este estado de forma duradera sin una alimentación externa de energía adicional.

Cada circuito IC_{1}, IC_{2}, ..., IC_{n} contiene un elemento de conmutación, con lo que como mínimo dos circuitos presentan diferentes frecuencias de resonancia. En el ejemplo de realización mostrado, cada elemento de conmutación tiene una frecuencia f_{R1}, f_{R2}, ..., f_{Rn} de resonancia diferente, de manera que a cada circuito IC_{1}, IC_{2}, ..., IC_{n} está asignada una frecuencia de resonancia diferente, como se muestra en la figura 2.

En la figura 3 se muestra un ejemplo de los elementos de conmutación asignados a los circuitos IC_{1}, IC_{2}, ..., IC_{n}, y se dota allí en conjunto con la referencia 102. El elemento 102 de conmutación es un circuito resonante en serie que está formado, entre un nodo 104 de entrada y la masa, por un circuito en serie de un elemento L inductivo, de una resistencia R y de un condensador C. En el nodo 104 se aplica la señal U_{A} de excitación, y en un nodo 106 puede tomarse una señal U_{S} del circuito resonante como señal de partida del elemento de conmutación.

Según el ejemplo de realización de la presente invención, cada uno de los circuitos IC_{1}, IC_{2}, ..., IC_{n} contiene un circuito resonante, como se muestra en la figura 3. Cada uno de estos circuitos resonantes tiene una frecuencia de resonancia diferente, como se explicó en la figura 2, de manera que cada uno de los circuitos resonantes puede accionarse individualmente mediante el sistema ZE electrónico central (figura 1), seleccionando la frecuencia de la señal de excitación.

Si se selecciona el circuito resonante en serie, mostrado en la figura 3, con una calidad

Q = \omega_{0} \ L/R = \ 1 / (\omega_{0}RC)

con una frecuencia de resonancia

\omega_{0}= (LC)^{-1/2}

entonces se obtiene, en resonancia, un aumento excesivo de la tensión en el nodo 106 interno, que es Q veces mayor que la tensión con la que el sistema ZE electrónico central activa el circuito 102 resonante por medio del hilo 100 conductor eléctrico, por consiguiente, es válido:

U_{S} = Q\cdot U_{A}.

Esta configuración según la invención posibilita mantener la tensión U_{A} activadora, la señal de excitación, bajo un valor límite de la señal eléctrica a medir. A pesar de ello, el circuito pone a disposición una tensión a la que se recurre para excitar otros elementos, tales como, por ejemplo, el transistor.

Por ejemplo, para generar una señal de tensión correspondiente para excitar un elemento de transistor en la memoria EEPROM, se emplea la tensión 108 del rectificador mostrada en la figura 4. El circuito 108 recibe en un primer nodo 110 la señal U_{S} del circuito resonante, que se aplica en un circuito puente de cuatro diodos D_{1}, D_{2}, D_{3} y D_{4}. La señal U_{S} se aplica a una primera conexión 112 del circuito puente. Una segunda conexión 114 del circuito puente está unida con un potencial de referencia, por ejemplo, masa o U_{A}. Entre las conexiones 116 y 118 del circuito puente está conectado el condensador C_{B} de la batería, que se carga por medio de la señal rectificada del circuito resonante.

Como se ha mencionado, por medio del circuito 102 resonante (figura 3) del circuito integrado se pone a disposición una tensión con la cual puede cargarse el condensador C_{B} por medio del circuito rectificador mostrado en la figura 4, facilitando entonces dicho condensador durante un corto intervalo de tiempo la alimentación de energía para reprogramar el circuito integrado. Tras la reprogramación del conmutador EEPROM central, el propio circuito integrado se descarga por medio de corrientes de fuga y, en caso necesario, puede programarse el siguiente circuito integrado.

Adicionalmente a los elementos de conmutación descritos en la figura 1, puede estar previsto además un circuito de regulación que mide el flujo de corriente a partir del sistema ZE electrónico central, de manera que la frecuencia de partida de la señal de partida conduce a una frecuencia y puede mantenerse en la misma, la cual corresponde a la frecuencia de resonancia del circuito que se va a excitar. Esta regulación de la señal de partida a partir del sistema electrónico central es ventajosa puesto que, en caso de resonancia, la carga del condensador C_{B} (véase la figura 4), es decir, la toma de energía, y con ello el flujo de corriente, es máxima.

Como resulta claro a partir de la explicación anterior, la presente invención ofrece la ventaja de que, debido al hecho de que a cada circuito integrado está asignada una resonancia propia, es posible activar individualmente cada circuito integrado. Otra ventaja de la presente invención consiste en que ésta posibilita el uso de una amplitud de señal para la transmisión de energía, que se encuentra claramente por debajo de un umbral determinado en los circuitos mediante la señal útil. Además, mediante el aprovechamiento del circuito 102 resonante y del circuito 108 rectificador se posibilita generar con el condensador C_{B} de carga una tensión de la batería que es claramente mayor que la tensión de señal de la señal de excitación. Otra ventaja consiste en que, mediante el uso del circuito de regulación, se controla la corriente que pasa, de manera que la señal de excitación se ajusta y mantiene a una frecuencia, la cual corresponde a la frecuencia de resonancia del circuito que se va a excitar. La desactivación de un circuito integrado se realiza preferiblemente por medio de una autodescarga controlada en el tiempo del condensador C_{B} de la batería.

Un ejemplo de realización y ejemplo de aplicación preferido para el procedimiento según la invención y el dispositivo de conexión según la invención es el sector de la técnica de los estimuladores cardíacos. En el caso de un estimulador cardíaco, que representa el sistema ZE electrónico central, por consiguiente, el elemento de control, están dispuestos varios electrodos (sensores) distribuidos junto al corazón. Los electrodos están todos unidos en común, por medio de un hilo conductor eléctrico, con el estimulador. Los electrodos sirven para la medición de la actividad cardiaca y para hacer pasar a través de ellos impulsos electrónicos excitadores en caso de que sea necesaria una estimulación del corazón. Sin embargo, para ello no todos los electrodos, sino alternativamente uno o varios electrodos, deben estar conectados con el estimulador, y los otros se desconectan. Para ello, como conmutadores sirven los circuitos integrados anteriormente descritos. Además, la programación, es decir, el envío de las frecuencias de resonancia debe ser tan reducido en la amplitud de la tensión, que con ello no se excite el corazón.

Por medio de la técnica de excitación según la invención anteriormente descrita se garantiza que la amplitud de la tensión de la señal de excitación no conduzca a una excitación del corazón, después de que el dispositivo de conexión según la invención y el procedimiento según la invención posibiliten mantener suficientemente baja la amplitud de la señal de excitación.

Claims (11)

1. Procedimiento para la excitación de una pluralidad de circuitos (IC_{1}, IC_{2}, ..., IC_{n}) que están unidos entre sí por medio de una conexión (100) común para recibir una señal (U_{A}) de excitación, comprendiendo cada uno de los circuitos de la pluralidad de circuitos un conmutador y un sensor que genera una señal útil que puede aplicarse al hilo conductor común de conexión, con lo que el conmutador comprende un elemento de conexión así como un elemento (102) de conmutación, definiendo el elemento (102) de conmutación una frecuencia (f_{R1}, f_{R2}, ..., f_{Rn}) de resonancia para el circuito, con lo que al menos dos circuitos de la pluralidad de circuitos tienen diferentes frecuencias de resonancia, con las siguientes etapas:

(a)

determinar cuál de los circuitos (IC_{1}, IC_{2}, ..., IC_{n}) se va a excitar seleccionando una frecuencia que corresponde a la frecuencia de resonancia del(los) circuito(s) a excitar;

(b)

generar la señal (U_{A}) de excitación con impulsos de energía de la frecuencia seleccionada, los cuales son tan pequeños que no perjudican la señal útil;

(c)

aplicar la señal (U_{A}) de excitación generada a la pluralidad de circuitos; y

(d)

conectar o separar el sensor en el circuito excitado con o del hilo conductor de conexión común, conmutándose para ello el elemento de conexión entre sus estados de conexión del elemento (102) de conmutación.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que la etapa (d) comprende la rectificación de la señal (U_{S}) de partida del elemento (102) de conmutación y la carga de un condensador (C_{B}) por medio de la señal de partida rectificada.

3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2, en el que el elemento (102) de conmutación es un circuito resonante en serie o un circuito resonante en paralelo, y en el que la calidad del circuito resonante es tan alta que se consigue la selectividad de frecuencia necesaria.

4. Procedimiento según la reivindicación 2 ó 3, en el que el condensador se descarga mediante corrientes de fuga.

5. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 4, en el que los circuitos (IC_{1}, IC_{2}, ..., IC_{n}) se alimentan con energía por medio de la señal de excitación.

6. Dispositivo de conexión, con una conexión (100) común; una pluralidad de circuitos (IC_{1}, IC_{2}, ..., IC_{n}) que están conectados por medio de la conexión común, y que comprenden en cada caso un conmutador y un sensor que genera una señal útil que puede aplicarse al hilo conductor de conexión común, comprendiendo el conmutador un elemento de conexión, así como un elemento (102) de conmutación, definiendo el elemento (102) de conmutación una frecuencia (f_{R1}, f_{R2}, ..., f_{Rn}) de resonancia para el circuito, con lo que al menos dos circuitos de la pluralidad de circuitos tienen diferentes frecuencias de resonancia; y un elemento (ZE) de control que, por medio de la conexión (100) común, está conectado con la pluralidad de circuitos (IC_{1}, IC_{2}, ..., IC_{n}), el cual, en función de un circuito que se va a excitar, genera una señal (U_{A}) de excitación con una frecuencia que corresponde a la frecuencia de resonancia asignada al circuito que se va a excitar, y el cual aplica la señal (U_{A}) de excitación a la conexión (100) común para unir el sensor con el hilo conductor de conexión común o separarlo del mismo, con lo que, para ello, el elemento de conexión se conmuta entre sus estados de conexión por el elemento (102) de conmutación, con lo que el elemento de control genera la señal (U_{A}) de excitación con una frecuencia que corresponde a la frecuencia de resonancia del circuito a excitar y con impulsos de energía que son tan pequeños que no perjudican la señal útil.

7. Dispositivo de conexión según la reivindicación 6, en el que cada uno de los circuitos (IC_{1}, IC_{2}, ..., IC_{n}) comprende además un rectificador (D_{1}, D_{2}, D_{3}, D_{4}) y un condensador (C_{B}).

8. Dispositivo de conexión según la reivindicación 6 ó 7, en el que el elemento (102) de conmutación es un circuito resonante en serie o un circuito resonante en paralelo, y en el que la calidad del circuito resonante es tan alta que se alcanza la selectividad de frecuencia necesaria.

9. Dispositivo de conexión según la reivindicación 7 u 8, en el que el condensador se descarga por medio de corrientes de fuga.

10. Dispositivo de conexión según una de las reivindicaciones 6 a 9, en el que los circuitos (IC_{1}, IC_{2}, ..., IC_{n}) se alimentan con energía por medio de la señal de excitación.

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11. Dispositivo de conexión según una de las reivindicaciones 6 a 10, con un elemento de regulación que registra el flujo de corriente a partir del elemento (ZE) de control, y ajusta la frecuencia de la señal (U_{A}) de excitación a la frecuencia de resonancia del circuito que se va a excitar y la mantiene en ésta.