ES2228461T3 - Procedimiento y dispositivo para hacer funcionar un acoplado de bus. - Google Patents

Abstract

Procedimiento para hacer funcionar un acoplador de bus para un bus (3, 4) de la ingeniería de sistemas para edificios, el cual conduce energía para la alimentación de la red eléctrica de estaciones de abonado e impulsos de mensajes, especialmente para el bus de EIBA, de modo que en cada caso se genera un impulso de compensación en relación con los impulsos de mensajes para aumentar la distancia de transmisión, caracterizado porque para formar un impulso de compensación se forma una corriente de compensación a partir de una corriente base (por medio de 5), de modo que la corriente base también está destinada a alimentar un consumo de corriente medio de una estación de abonado y de un sistema (2) electrónico de usuario que puede conectarse a ésta, de modo que la corriente base (de 5) se alimenta al sistema electrónico de usuario según el consumo de éste y, en caso de un consumo parcial, se pasa el sistema (2) electrónico de usuario hacia el potencial (9) de referencia, y porque, en caso de unconsumo de corriente del sistema (2) electrónico del usuario por encima de la corriente base, el consumo de corriente se alimenta a partir de una corriente adicional (de 15), de modo que, para evitar una toma de corriente aumentada por el sistema (2) electrónico del usuario, la corriente adicional en una fase de arranque es menor que la corriente máxima permitida durante el arranque menos la corriente base, y porque la corriente adicional se aumenta tras la fase de arranque hasta una corriente máxima permitida en una fase de funcionamiento que sigue a la fase de arranque.

Description

Procedimiento y dispositivo para hacer funcionar un acoplador de bus.

La invención se refiere primero a un procedimiento para hacer funcionar un acoplador de bus para un bus de la ingeniería de sistemas para edificios, el cual conduce energía para la alimentación de la red eléctrica de estaciones de abonado e impulsos de mensajes, especialmente para el bus EIB de la European Installation Bus Association (EIBA, Asociación del Bus de Instalación Europeo). Para aumentar la distancia de transmisión se genera un impulso de compensación en cada caso para impulsos de mensajes. Un bus de la ingeniería de sistemas para edificios está compuesto por lo general de un sistema de líneas de dos hilos, los cuales están trenzados para evitar la radiación perturbadora.

Para acoplar estaciones de abonado se emplean acopladores de bus que, por lo general, junto con transformadores, sirven como conmutadores para información y energía. También se han propuesto acopladores de bus individuales sin transformador (WO 98/04027). En los acopladores de bus sin transformador de este tipo se simula el comportamiento de un acoplador de bus con transformador. Estos circuitos pueden construirse más pequeños ya que se suprime el espacio necesario para un transformador. La energía para la alimentación de la red eléctrica del acoplador de bus y también la energía de los dispositivos a conectar con el sistema electrónico del usuario se extrae del bus. Es decir, se necesita corriente para el impulso de compensación y corriente para el sistema electrónico de la red eléctrica.

La invención se basa en la tarea de desarrollar un procedimiento y un dispositivo para hacer funcionar un acoplador de bus para un bus de la ingeniería de sistemas para edificios, el cual economiza especialmente la energía necesaria o posibilita un funcionamiento con pocas pérdidas.

La solución de la tarea descrita se realiza primero mediante un procedimiento según la reivindicación 1. Para formar un impulso de compensación se forma una corriente de compensación a partir de una corriente base, de modo que la corriente base también está destinada a alimentar un consumo de corriente medio de una estación de abonado y de un sistema electrónico del usuario conectado a ésta. La corriente base se alimenta al sistema electrónico del usuario según el consumo de éste y, en caso de un consumo parcial, pasa el sistema electrónico de usuario hacia el potencial de referencia. En el caso de un consumo de corriente del sistema electrónico de usuario por encima de la corriente base, el consumo de corriente se alimenta a partir de una corriente adicional, de modo que la corriente adicional en una fase de arranque, para evitar una toma de corriente aumentada por el sistema electrónico de usuario, tal como sucede a consecuencia de los capacitores inmanentes, es menor que la corriente máxima permitida durante el arranque menos la corriente base. Tras la fase de arranque se aumenta la corriente adicional y, en concreto, hasta una corriente máxima permitida en una fase de funcionamiento que sigue a la fase de arranque. La corriente base se conecta hacia un lado y otro, por así decirlo, entre el sistema electrónico de usuario y un dispositivo para la alimentación de tensión también en cantidades parciales, de modo que la corriente base también forma la corriente de compensación. Por tanto, la corriente base forma como mínimo la corriente de compensación y, además del consumo de energía de una disposición de conexiones del acoplador de bus, también cubre el consumo de energía del sistema electrónico del usuario.

Un dispositivo ventajoso para hacer funcionar un acoplador de bus para realizar el procedimiento puede estar construido, según la reivindicación 2, fundamentalmente de la siguiente manera:

para formar un impulso de compensación se forma una corriente de compensación en una fuente de corriente para generar una corriente base, de modo que la fuente de corriente opera en un capacitor base a un potencial de referencia. La fuente de corriente con el capacitor base está conectada entre los conductores de bus, formando uno de ellos aquí el potencial de referencia. El capacitor base puede formar o facilitar la tensión de la red eléctrica para el sistema electrónico del usuario. Al capacitor base está conectado en paralelo un regulador shunt a potencial de referencia, el cual está ajustado de acuerdo con la tensión de la red eléctrica del sistema electrónico del usuario.

En el regulador shunt está aplicada una tensión de referencia correspondiente. En el regulador shunt, al nivel de la tensión de la red eléctrica para el sistema electrónico del usuario, está conectado el lado de salida de un regulador serie, cuya tensión de referencia es menor que la tensión de referencia en el regulador shunt. El lado de entrada del regulador serie está unido con un capacitor adicional a potencial de referencia, en el que opera una fuente de corriente regulada para el mantenimiento de la tensión de funcionamiento. La tensión en el capacitor adicional se controla a potencial de referencia mediante un dispositivo de control que opera en el dispositivo de regulación de la fuente de corriente adicional. Tras su fase de arranque, la fuente de corriente adicional se hace cargo de la alimentación de un consumo de corriente aumentado del sistema electrónico del usuario. Aquí, visto desde el sistema electrónico del usuario, el regulador serie actúa como una fuente de energía adicional que mantiene la tensión en el capacitor base. Una disposición de este tipo puede realizarse en un circuito integrado, un IC.

Es conveniente disponer un sensor de corriente en el circuito de corriente de la fuente de corriente adicional, estando la salida de éste unida con una conexión del dispositivo de regulación de la fuente de corriente adicional, de modo que en la conexión de la fuente de corriente adicional está conectado un dispositivo de referencia y un dispositivo de almacenamiento. Éste está diseñado para almacenar la corriente de la corriente adicional medida y, al recuperar la tensión tras una caída de tensión, ajustar la corriente adicional al valor de la corriente adicional medido con anterioridad mediante el dispositivo de regulación. De esta forma, tras una caída de tensión, se consigue de nuevo rápidamente el estado de funcionamiento anterior.

Es ventajoso diseñar el dispositivo de regulación para la fuente de corriente adicional de tal manera que una modificación de la corriente esté limitada a valores menores o iguales que 0,5 mA/ms. De esta forma, se garantiza que el lado del bus no pueda cargarse de forma demasiado intensa, tampoco en el caso de numerosos acopladores de bus.

Si se desconecta el regulador serie en la fase de arranque, el sistema electrónico del usuario sólo carga la corriente base en la fase de arranque.

El IC puede ser del tipo de un denominado UARP para pares trenzados (en inglés: "twisted pair"), es decir, un TPUARP.

Según una forma sencilla de realización, el regulador serie puede presentar en su lado de entrada un interruptor en el mecanismo de activación de su válvula de control, el cual pasa al estado conectado al alcanzar una tensión característica para el final de la fase de arranque, en el dispositivo para controlar la tensión para el dispositivo de regulación de la fuente de corriente adicional, cargando el dispositivo para controlar la tensión el interruptor.

Ahora, la invención debe explicarse detalladamente mediante un ejemplo de realización reproducido de forma muy esquemática en el dibujo:

un acoplador de bus contiene o comprende un circuito 1 integrado para la alimentación de tensión de otro sistema electrónico del acoplador de bus y para alimentar un sistema 2 electrónico del usuario. El circuito 1 integrado está conectado con unos conductores 3, 4 de bus en un sistema de bus. Una fuente 5 de corriente para generar una corriente base está regulada por un dispositivo 6 de regulación para formar una corriente de compensación para un impulso de compensación. La fuente 5 de corriente base está unida con un capacitor 7 base que en su otro lado está conectado con un conductor 4 de bus. En el ejemplo de realización, éste conduce el potencial NB- de bus negativo como potencial de referencia. En el capacitor 7 base se facilita la tensión de funcionamiento para un sistema 2 electrónico del usuario. Por tanto, la tensión del usuario puede facilitarse en el punto 8 de potencial para VCC a potencial de referencia. En su otro extremo, la fuente 5 de corriente base está unida con el otro conductor 3 de bus, el conductor de bus para la tensión VB+ de bus positiva. El capacitor 7 base está conectado en paralelo con un regulador 10 shunt, en el que, por ejemplo, se presenta una tensión 11 de referencia de 5,05 V. Al nivel de la tensión VCC de la red eléctrica para un sistema 2 electrónico de usuario, un regulador 12 serie está conectado por su lado de salida con una tensión 13 de referencia. Por su lado de entrada, el regulador serie está conectado con un capacitor adicional a potencial de referencia. En el capacitor 14 adicional opera una fuente 15 de corriente adicional regulada para mantener la tensión de funcionamiento para el sistema 2 electrónico de usuario. La tensión en el capacitor 14 adicional es controlada por un dispositivo 16 de control que opera en el dispositivo 17 de regulación de la fuente 15 de corriente adicional. La tensión 13 de referencia en el regulador serie es, de forma ventajosa, algo más pequeña que la tensión 11 de referencia en el regulador 10 shunt con el fin de garantizar un funcionamiento estable.

El regulador 10 shunt presenta una válvula 18 de corriente que puede controlarse y, el regulador serie, una válvula 19 de corriente que puede controlarse. En el ejemplo de realización, la tensión 13 de referencia en el regulador 12 serie puede ser de 5 V cuando la tensión de referencia está ajustada a 5,05 V en el regulador shunt.

El dispositivo 6 de regulación de la fuente 5 de corriente base puede facilitar, por ejemplo, una corriente base de 3 mA. En el punto 8 de potencial para VCC puede facilitarse, por ejemplo, 5 V + / - 5%.
La tensión de bus entre los conductores 3 y 4 de bus puede originarse, por ejemplo, en un intervalo de funcionamiento de 20 a 30 V.

El dispositivo 17 de regulación para la fuente 15 de corriente adicional puede limitar, por ejemplo, en el intervalo de arranque, la corriente de la fuente de corriente adicional a 6 mA y, después, también a 13mA. Es ventajoso que el dispositivo de regulación esté diseñado por lo general de tal manera que las modificaciones de la corriente se limitan a valores menores o iguales a 0,5 mA/ms.

En el ejemplo de realización, el regulador 12 serie presenta en su lado de entrada un interruptor 20 en el mecanismo de activación de su válvula 19 de corriente. Con el interruptor 20 abierto el regulador serie está desconectado. De forma ventajosa, el regulador serie se cierra sólo después de la fase de arranque de la fuente 15 de corriente adicional y, con ello, se conecta el regulador 12 serie.

De forma ventajosa, en el recorrido de la corriente de la fuente 15 de corriente adicional está dispuesto un sensor 21 de corriente cuya salida está unida con una conexión 22 del dispositivo 17 de regulación de la fuente 15 de corriente adicional. El dispositivo de regulación está diseñado para que se almacene un valor, que se origina en su conexión 22, de la corriente medida por el sensor 21 de corriente y, al recuperar la tensión tras una caída de tensión, la corriente adicional se ajusta al valor de la corriente adicional medido con anterioridad mediante el dispositivo 17 de regulación.

El dispositivo para la alimentación de tensión y para formar una corriente de compensación funciona como sigue:

cuando el circuito 1 integrado se conecta a la tensión del bus entre los conductores 3 y 4 de bus, la fuente 5 de corriente base opera en el capacitor 7 base y forma aquí una tensión VCC de funcionamiento para un sistema 2 electrónico de usuario. La corriente de la fuente 5 de corriente base puede modificarse de tal manera que, vista desde el bus, representa una corriente de compensación. Esta corriente de compensación puede cubrir el consumo de corriente de un sistema 2 electrónico de usuario, o ser desviada total o parcialmente por un regulador 10 shunt pasando el capacitor 7 base a potencial 9 de referencia. En la fase de arranque, la fuente 15 de corriente adicional carga el capacitor 14 adicional hasta conseguir una tensión previamente determinada. En la fase de arranque, un dispositivo 17 de regulación de la fuente 15 de corriente adicional proporciona una corriente determinada previamente más pequeña que después de la fase de arranque. Cuando el mecanismo 16 de control de la tensión comprueba que se ha alcanzado la tensión determinada previamente en el capacitor 14 adicional, el regulador 12 serie se hace operativo. Se consiguen condiciones especialmente claras cuando el regulador 12 serie presenta un conmutador 20 que, tras alcanzar la tensión determinada previamente, se conecta al capacitor 14 adicional, es decir, se lleva al estado conductor. Entonces, el regulador 12 serie, en su lado de salida hacia el regulador 10 shunt, actúa como una fuente de corriente adicional que proporciona el consumo de corriente aumentado a un sistema electrónico de usuario y descarga la fuente 5 de corriente base. De esta manera, puede mantenerse la tensión VCC de una red eléctrica de un sistema electrónico de usuario en el capacitor 7 base.

También es favorable limitar la toma de corriente máxima al aplicar la tensión de bus a 3 mA de la fuente 5 de corriente base y a 6 mA de la fuente 15 de corriente adicional, es decir, en total, a 9 mA, con lo que se consigue un denominado "arranque suave". Entonces, según el ejemplo de realización, después de la fase de arranque, la corriente se limita a 3 mA + 13 mA, es decir, en total, 16 mA. Estos valores se consiguen en el estado transitorio con la conexión del bus. En conjunto, se consigue un ajuste automático en el consumo de corriente del sistema electrónico de usuario, sin perturbar el tráfico de datos en el bus mediante modificaciones de la corriente de carga del sistema electrónico de usuario. De acuerdo con las especificaciones de la EIBA, la alimentación de tensión en caso de caídas de la tensión del bus debe estar garantizada hasta los 2 ms. Con el procedimiento y el dispositivo descritos para la alimentación de tensión, esto puede conseguirse fácilmente.

Durante el funcionamiento, el regulador 10 shunt actúa como una resistencia que puede modificarse, de modo que una toma de corriente hasta los 3 mA no representa ningún aumento de la toma de corriente desde el bus.

La tensión en el capacitor adicional puede estar ajustada a 8,5 V para un arranque. En cuanto se alcanza o sobrepasa esta tensión, el dispositivo 17 de regulación conmuta de la corriente de arranque menos intensa a la corriente de funcionamiento más intensa, por ejemplo, de 13 mA. El arranque suave se inicia con una tensión en el capacitor 14 adicional, por ejemplo, menor o igual a 6 V. Para regular una tensión VCC de 5 V, la desconexión del regulador 12 serie requiere una tensión de entrada que es 1 V mayor, es decir, de 6 V. La restitución del límite de la corriente a un valor de la fase de arranque, por ejemplo, 6 mA, también se efectúa a partir de la fase de funcionamiento si la corriente adicional era, por tanto, mayor de 6 mA, con un límite de 0,5 mA/ms. La regulación de la tensión del regulador 10 shunt y del regulador 12 serie se ajusta en cada caso de tal manera que el regulador shunt se regula a una tensión mayor que el regulador serie. Con esta medida se consigue una conmutación automática, dependiente de la carga, de la regulación de la tensión a VCC. Si la corriente necesaria del sistema electrónico de usuario conectado es mayor que la corriente base, por ejemplo, 3 mA, el regulador 10 shunt ya no puede regular y se bloquea. Dado que, entonces, la corriente base no es suficiente, la tensión VCC desciende. En cuanto se alcanza una tensión menor que un valor determinado previamente, por ejemplo, 5 V + / - una tolerancia, el regulador 12 serie se activa y regula VCC a la tensión deseada, por ejemplo, 5 V. La corriente adicional necesaria circula ahora desde la fuente 15 de corriente adicional o desde el capacitor 14 adicional, a través del regulador 12 serie, hasta el sistema electrónico del usuario.

Además, el capacitor 14 adicional provoca que la alimentación de tensión del sistema electrónico de usuario se mantenga menor o igual que un intervalo de tolerancia determinado previamente, por ejemplo, 2 ms, en caso de una caída de tensión en el bus. Tras la caída de tensión, el capacitor 14 adicional se carga nuevamente mediante la fuente 15 de corriente adicional. Además, el capacitor 14 adicional puede compensar los impulsos de corriente originados por las rápidas modificaciones de carga.

Claims (8)

1. Procedimiento para hacer funcionar un acoplador de bus para un bus (3, 4) de la ingeniería de sistemas para edificios, el cual conduce energía para la alimentación de la red eléctrica de estaciones de abonado e impulsos de mensajes, especialmente para el bus de EIBA, de modo que en cada caso se genera un impulso de compensación en relación con los impulsos de mensajes para aumentar la distancia de transmisión, caracterizado porque para formar un impulso de compensación se forma una corriente de compensación a partir de una corriente base (por medio de 5), de modo que la corriente base también está destinada a alimentar un consumo de corriente medio de una estación de abonado y de un sistema (2) electrónico de usuario que puede conectarse a ésta, de modo que la corriente base (de 5) se alimenta al sistema electrónico de usuario según el consumo de éste y, en caso de un consumo parcial, se pasa el sistema (2) electrónico de usuario hacia el potencial (9) de referencia, y porque, en caso de un consumo de corriente del sistema (2) electrónico del usuario por encima de la corriente base, el consumo de corriente se alimenta a partir de una corriente adicional (de 15), de modo que, para evitar una toma de corriente aumentada por el sistema (2) electrónico del usuario, la corriente adicional en una fase de arranque es menor que la corriente máxima permitida durante el arranque menos la corriente base, y porque la corriente adicional se aumenta tras la fase de arranque hasta una corriente máxima permitida en una fase de funcionamiento que sigue a la fase de arranque.

2. Dispositivo para realizar el procedimiento según la reivindicación 1, para un bus (3, 4) de la ingeniería de sistemas para edificios, el cual conduce energía para la alimentación de la red eléctrica de estaciones de abonado e impulsos de mensajes, especialmente para el bus de EIBA, de modo que para los impulsos de mensajes se genera un impulso de compensación para aumentar la distancia de transmisión mediante la reducción del intervalo de oscilación decreciente del sistema, caracterizado porque para formar un impulso de compensación se forma una corriente de compensación en una fuente (5) de corriente para generar una corriente base, la cual funciona en un capacitor (17) base a potencial (9) de referencia, de modo que la fuente de corriente con el capacitor base está conectada entre los conductores (3, 4) de bus, formando uno de ellos aquí el potencial de referencia, de modo que el capacitor base genera la tensión de la red eléctrica para el sistema electrónico del usuario, de modo que al capacitor (17) base está conectado en paralelo un regulador (10) shunt a potencial (9) de referencia, el cual está ajustado de acuerdo con la tensión (8) de la red eléctrica del sistema electrónico del usuario, aplicándose a este regulador shunt una tensión (11) de referencia correspondiente, y de modo que, en el regulador (10) shunt está conectado en su lado de salida un regulador serie al nivel de la tensión (8) de la red eléctrica para el sistema electrónico del usuario, cuya tensión (13) de referencia es menor que la tensión de referencia en el regulador (10) shunt, de modo que el lado de entrada del regulador (12) serie está unido a un capacitor (14) adicional a potencial (9) de referencia, en el que opera una fuente (15) de corriente adicional regulada para el mantenimiento de la tensión (8) de funcionamiento, para lo cual la tensión en el capacitor (14) adicional a potencial (9) de referencia es controlada por un dispositivo (16) de control que opera en el dispositivo (17) de regulación de la fuente de corriente adicional.

3. Dispositivo según la reivindicación 2, caracterizado porque en el recorrido de la corriente de la fuente (15) de corriente adicional está dispuesto un sensor (21) de corriente cuya salida está unida con una conexión (22) del dispositivo (17) de regulación de la fuente de corriente adicional, de modo que en la conexión de la fuente de corriente adicional está conectado un dispositivo de comparación y almacenamiento que está diseñado para almacenar el valor de la corriente adicional medida y, al recuperar la tensión tras una caída de tensión, ajustar la corriente adicional al valor de la corriente adicional medido con anterioridad mediante el dispositivo de regulación.

4. Dispositivo según la reivindicación 2 ó 3, caracterizado porque el dispositivo (17) de regulación de la fuente (15) de corriente adicional está diseñado de tal forma que una modificación de la corriente está limitada a valores menores o iguales que 0,5 mA/mS.

5. Dispositivo según una de las reivindicaciones 2 a 4, caracterizado porque el regulador (12) serie está desconectado en la fase de arranque.

6. Dispositivo según la reivindicación 5, caracterizado porque el regulador (12) serie presenta en su lado de entrada un interruptor (20) en el mecanismo de activación de su válvula (19) de corriente, el cual pasa al estado conectado, por tanto, de conducción, al alcanzar una tensión característica para el final de la fase de arranque en el dispositivo para controlar la tensión para el dispositivo de regulación de la fuente de corriente adicional.

7. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque una disposición de conexiones para efectuar el procedimiento según la reivindicación 1 o para formar una alimentación de tensión según una de las reivindicaciones 2 a 6 está realizada en un circuito integrado "IC".

8. Dispositivo según la reivindicación 7, caracterizado porque el IC es del tipo de un denominado UARP para pares trenzados (en inglés: "twisted pair"), es decir, un TPUARP.