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