ES2229955A1 - Dispositivo, sistema e instalacion de control de potencia electrica suministrada a una carga. - Google Patents
Dispositivo, sistema e instalacion de control de potencia electrica suministrada a una carga.Info
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Abstract
Dispositivo, sistema e instalación de control de potencia eléctrica suministrada a una carga. Dispositivo de control de potencia eléctrica suministrada a una carga, que comprende: una pluralidad de terminales eléctricos (1-3); un primer elemento de control de potencia (6) conectado en serie entre dos de dichos terminales (1, 3); un elemento conmutador (5) situado en serie entre dos de los terminales (2, 3); y un detector de evento (4) conectado a uno de los terminales (2) para detectar un evento en una línea conectada a dicho terminal y para producir una señal de salida indicativa de evento cuando detecta tal evento. El dispositivo permite el control de la carga tanto a través del primer elemento de control de potencia (6) como a través de un interruptor externo 400 puenteado por el dispositivo.
Description
Dispositivo, sistema e instalación de control de
potencia eléctrica suministrada a una carga.
La invención se refiere a un dispositivo, sistema
e instalación que facilitan el control a distancia de la potencia
que se suministra a una carga (por ejemplo, para encender o apagar
una lámpara o similar, o para variar la potencia suministrada a la
carga, por ejemplo, para poder ajustar el nivel de la iluminación
que proporciona una lámpara).
Existen sistemas más o menos complejos para
regular la potencia suministrada a una carga, por ejemplo
interruptores o reguladores intercalados en la línea de suministro
de corriente/potencia (es decir, en el cable por el que pasa la
corriente) y que permiten variar la potencia suministrada, por
ejemplo, abriendo o cerrando el interruptor, modificando el valor
de una resistencia variable, etc. A modo de ejemplo, se puede
mencionar los interruptores de la luz que se usan para encender y
apagar lámparas en, por ejemplo, una vivienda.
Aprovechando el desarrollo de la informática y de
las telecomunicaciones, se están desarrollando nuevas tecnologías
para el control de viviendas, etc., a distancia y/o de forma
informatizada. Estos sistemas, conocidos como sistemas
"domóticos", contemplan el control de diferentes parámetros
relacionadas con viviendas, lugares de trabajo, etc., mediante
sistemas informáticos que actúan sobre elementos de las viviendas,
encendiendo y apagando la luz, controlando la temperatura y el aire
acondicionado, monitorizando el consumo de electricidad, etc.
Muchas veces estos sistemas se combinan con sistemas de seguridad,
con el fin de generar alarmas cuando se detectan determinadas
condiciones indicativas de fuego, inundación, intrusión, etc.
Para que los sistemas informáticos puedan actuar
sobre el estado de los elementos que integran el objeto a
supervisar, por ejemplo, sobre el estado de lámparas de una
vivienda, tienen que ejercer la función de interruptor. Dado que es
poco práctico instalar elementos que permitan que un sistema
informático actúe físicamente sobre el interruptor convencional
asociado a, por ejemplo, una lámpara, se suelen instalar
interruptores específicamente diseñados para interactuar con el
sistema informático, es decir, se suelen instalar en puntos
relevantes de las líneas eléctricas de la vivienda, interruptores
que reciben instrucciones (por cable o por vía inalámbrica) de un
mando a distancia o de una unidad local o central del sistema
informático que controla la vivienda. La solicitud de patente
estadounidense US-A-2003/0016129
describe un interruptor de este tipo.
Estos interruptores pueden sustituir a los
interruptores "convencionales" o bien instalarse
"puenteando" los mismos, de manera que ambos coexistan en el
lugar en cuestión. Ahora bien, tener el interruptor
"convencional" puenteado puede dar lugar a molestias, ya que
el usuario, al actuar sobre el mismo sin tener en cuenta que está
puenteado, puede tener una sensación molesta al observar que su
actuación no produce ningún efecto (por ejemplo, al actuar sobre el
interruptor "convencional" puenteado asociado a una lámpara,
no cambiaría el estado de la lámpara ya que dicho estado -
encendido/apagado- estaría controlado a través del nuevo
interruptor "domótico"). Es decir, la coexistencia entre ambos
interruptores (el "convencional" y el "domótico") puede
dar lugar a sensaciones molestas cuando un usuario manipula el
interruptor "convencional" para encender la luz, sin que vea
cambio alguno en el estado (encendido/apagado) de la luz.
Este inconveniente se evita si se sustituye el
interruptor "convencional" por el "domótico", por lo que
esta es una forma habitual de proceder. Además, en nuevas viviendas
y locales, muchas veces sólo se instalan los interruptores
domóticos. No obstante, esto puede representar otro problema, ya
que el interruptor domótico, por su mayor complejidad, puede tener
fallos que requieran la intervención de un especialista. El
especialista puede tardar en acudir y el usuario puede encontrarse
con que durante un tiempo (a veces largo), no puede controlar el
suministro de potencia a las cargas correspondientes (por ejemplo,
no puede encender o apagar una determinada lámpara).
Un primer aspecto de la invención se refiere a un
dispositivo de control de la potencia eléctrica o corriente
suministrada a una carga (por ejemplo, a una lámpara, un radiador,
etc.) conectada a una fuente de energía eléctrica (por ejemplo, al
cableado de energía eléctrica de una vivienda). El dispositivo
comprende:
una pluralidad de terminales eléctricos (por
ejemplo, tres) configurados para la conexión del dispositivo de
forma intercalada en una línea de suministro de energía eléctrica a
la carga (en serie con la carga);
un primer elemento de control de potencia (por
ejemplo, un interruptor que puede cambiar entre un estado abierto y
un estado cerrado, o un elemento de control que también puede
regular el valor de la potencia que fluye hacia la carga para
situarla en valores entre los extremos que representan los estados
"abierto" y "cerrado" o "on"/"off", por ejemplo,
basado en una resistencia variable o en componentes semiconductores
de control de potencia) conectado entre dos de dichos terminales,
de manera que dicho primer elemento de control de potencia puede
controlar la potencia eléctrica que se suministra a la carga a
través del dispositivo de control, en un primer modo de
funcionamiento del dispositivo de control en el que el suministro
de potencia eléctrica se realiza (exclusivamente o casi
exclusivamente) a través de y bajo el control de dicho primer
elemento de control de potencia.
Además, el dispositivo de la invención contiene
un elemento conmutador situado entre dos de los terminales y
configurado para selectivamente situar el dispositivo de control en
dicho primer modo de funcionamiento y en un segundo modo de
funcionamiento en el que el suministro de potencia eléctrica no
pasa a través del primer elemento de control de potencia (esto se
puede conseguir, por ejemplo, situando el primer elemento de
control de potencia en su estado "abierto" de manera que no
permite el paso de corriente, a la vez que se sitúa el elemento
conmutador en un estado que permite una vía de flujo de
potencia/corriente hacia la carga sin pasar a través del primer
elemento de control de potencia). De esta manera, actuando sobre el
elemento conmutador se puede elegir entre dos modos de
funcionamiento, uno en el que el primer elemento de control de
potencia determina el nivel de la potencia suministrada, y otro (el
segundo modo de funcionamiento) en el que el primer elemento de
control de potencia ya no interviene en el flujo de potencia, ya
que ha sido "puenteado" por el elemento conmutador (para ello
puede ser necesario situar el primer elemento de control de
potencia en su estado abierto para que toda la corriente pase por
la otra vía). En este segundo modo de funcionamiento, un interruptor
"externo" (por ejemplo, un interruptor "convencional")
conectado en serie con un terminal del dispositivo de la invención
puede llegar a tener el control total sobre el suministro de
potencia a la carga, sin que el estado del primer elemento de
control de potencia afecte a la potencia suministrada.
Además, el dispositivo de la invención comprende
un detector de evento conectado a uno de los terminales y
configurado para detectar un evento en una línea conectada a dicho
terminal (por ejemplo, para detectar cuando se produce una
corriente en dicha línea) y para producir una señal de salida
indicativa del evento cuando detecta tal evento. Por ejemplo, el
detector de evento puede estar configurado para detectar una
corriente o cambio de tensión en el terminal al que está conectado
y para reaccionar a la detección de tal evento emitiendo la señal
de salida indicativa del evento.
Esta señal de salida indicativa del evento puede
tener la función de coordinar el dispositivo con incidencias
relacionadas con la línea conectada al terminal en cuestión. Por
ejemplo, si a dicha línea está conectado un "interruptor
externo" (por ejemplo, un interruptor convencional que coexiste
con el dispositivo de la invención en la instalación eléctrica
asociada a la carga), un cambio en el estado de dicho interruptor
(por ejemplo, de abierto a cerrado) puede dar lugar a una
corriente en la línea, corriente que es detectada por el detector
de evento (que puede estar configurado como un detector de
corriente), el cual produce la señal de salida indicativa del
evento.
Esta señal puede ser procesada por el dispositivo
o por un mecanismo externo al dispositivo y producir un evento
determinado, por ejemplo, un cambio de estado del primer elemento
de control de potencia.
De esta manera, si un usuario actúa sobre el
"interruptor externo" (que puede ser el interruptor
"convencional" comentado más arriba), esto puede producir un
cambio "automático" (inducido por la señal de salida del
detector de evento) en el estado del primer elemento de control de
potencia. Es decir, el usuario, para modificar el suministro de
potencia (por ejemplo, para encender o apagar una lámpara), no
tiene que actuar directamente sobre el primer elemento de control
de potencia o sobre el sistema "domótico" asociado al mismo,
sino que puede simplemente actuar sobre el "interruptor
externo". Independientemente de cuál era la posición original de
dicho interruptor externo (algo, en un principio, irrelevante ya
que el control del suministro de potencia se realiza con el primer
elemento de control de potencia), el "evento" (por ejemplo, la
aparición de una corriente) que la actuación sobre el
"interruptor externo" genera en la línea a la que está
conectado el detector de evento, se toma como una indicación de que
el usuario desea un cambio en el estado del suministro, por lo que
se actúa, de forma automática, sobre el primer elemento de control
de potencia, cambiando su estado (de abierto a cerrado o de cerrado
a abierto). De esta forma, se permite que el dispositivo sea
"transparente" para el usuario, es decir, que el usuario pueda
actuar sobre su "interruptor externo" y conseguir el efecto
correspondiente sobre la carga, como si el dispositivo de la
invención no estuviera intercalado en la línea eléctrica.
Como se ha mencionado más arriba, el
"evento" que se detecta puede corresponder a una corriente que
se produce en la línea cuando se abre/cierra un interruptor
asociado a dicha línea. Para ello, el detector de evento conectado
al terminal correspondiente puede comprender una resistencia
conectada al terminal, y un circuito conectado a la resistencia y
que está configurado para generar la señal indicativa de evento
como respuesta a la detección de una corriente a través de la
resistencia. La resistencia simula una carga que produce, en el
caso de tener lugar una abertura o cierre del interruptor en la
línea conectada al terminal, la circulación de una pequeña
corriente eléctrica. El circuito conectado a la resistencia y que
produce la señal indicativa de evento puede comprender un
opto-relé con al menos un diodo fotoeléctrico
conectado a la resistencia y que, al circular una corriente por
dicho diodo, produce una luz la cual es recibida por otro diodo
fotoeléctrico el cual la convierte en una pequeña corriente
eléctrica que activa un relé el cual, al cerrarse, deja pasar hacia
una salida del detector de evento, una señal eléctrica que
constituye la señal de salida indicativa del evento.
Los terminales pueden comprender un primer
terminal, un segundo terminal y un tercer terminal, con el elemento
conmutador conectado entre el segundo y el tercer terminal (de
manera que una corriente eléctrica puede pasar entre dicho segundo
y dicho tercer terminal cuando el dispositivo está en el segundo
modo de funcionamiento pero no cuando el dispositivo está en el
primer modo de funcionamiento), y con el primer elemento de control
de potencia conectado entre el primer y el tercer terminal (de
manera que una corriente eléctrica puede pasar entre dicho primer y
dicho tercer terminal a través y bajo el control del primer
elemento de control de potencia). En tal caso, un polo de la carga
puede estar conectado al tercer terminal, y una fuente de energía
eléctrica puede estar conectada de forma directa al primer terminal
y, por ejemplo, a través de un "interruptor externo", al
segundo terminal. Con esta configuración, y con el detector de
evento conectado también al segundo terminal, se conseguiría el
funcionamiento descrito más arriba.
El dispositivo puede además incluir un detector
de corriente asociado a uno de los terminales (por ejemplo, al
tercer terminal), estando dicho detector de corriente configurado
para generar una señal indicativa del nivel de la corriente en
dicho terminal. Controlando la corriente que fluye hacia la carga,
se puede detectar problemas en la misma (por ejemplo, un
cortocircuito) en cuyo caso se puede interrumpir el suministro de
potencia a la carga.
Además, la detección de la corriente también
permite realizar funciones de análisis de fallo. Por ejemplo, si
la carga (una bombilla incandescente) está fundida, mediante la
supervisión de la corriente se puede detectar que a pesar de que el
dispositivo está en un estado que debería implicar un flujo de
corriente hacia la carga, no se detecta tal flujo, algo que puede
deberse a que la bombilla está fundida. Se puede configurar el
dispositivo de manera que en tales circunstancias emita una señal
(por ejemplo, sonora) indicando que la carga esta (puede estar)
fundida.
Además, la monitorización de la corriente puede
formar parte de un control más general que realiza un sistema
domótico del que puede formar parte el dispositivo de la
invención.
El dispositivo también puede incluir un detector
de tensión asociado a uno de los terminales (por ejemplo, al
primer terminal, asociado a la línea que conecta el dispositivo con
la fuente de energía eléctrica) y configurado para generar una
señal indicativa del nivel de tensión en dicho terminal. Este
detector de tensión puede formar parte de un módulo de protección
configurado para actuar sobre el primer elemento de control de
potencia para cortar el suministro en el caso de que se detecte una
condición indicativa de una anomalía importante (por ejemplo, puede
estar configurado para producir un corte en el suministro en el
caso de que la tensión se sitúe por encima o por debajo de
respectivos umbrales predeterminados).
El detector de tensión también puede servir para
detectar una falta de suministro eléctrico, es decir, un corte de
tensión, por ejemplo, debido a que el disyuntor magnetotérmico que
da suministro eléctrico a la carga está desconectado (por ejemplo,
por haberse desconectado como respuesta a un cortocircuito en la
instalación). Otra función del detector de tensión podría
corresponder a la recuperación del sistema después de un
cortocircuito. Por ejemplo, el dispositivo puede estar configurado
de manera que si se produce un cortocircuito asociado a la carga,
el primer elemento de control de potencia deja de conducir potencia
y el elemento conmutador cambia de estado, permitiendo que una
corriente fluya a través de él hacia la carga, sin pasar por el
primer elemento de control de potencia, es decir, dejando aislada
la correspondiente parte del dispositivo. Debido al cortocircuito,
se desconecta el disyuntor magnetotérmico. Al volver a conectarse
el disyuntor magnetotérmico, si persiste el cortocircuito, el
disyuntor magnetotérmico se volverá a desconectar automáticamente
en un intervalo de tiempo muy corto. Midiendo la tensión se puede
detectar la conexión del disyuntor magnetotérmico y si la tensión
persiste más de un tiempo determinado (por ejemplo, más de 3 ó 5
segundos), esto se puede tomar como una indicación de que el
cortocircuito se a subsanado; a continuación, una unidad
electrónica de control del dispositivo puede cambiar el estado del
elemento conmutador de manera que el control de suministro de
potencia a la carga vuelve a estar a cargo del primer elemento de
control de potencia.
Tal y como se desprende de lo explicado más
arriba, el detector de tensión y el primer elemento de control de
potencia pueden estar asociados de manera que una determinada
variación en la tensión provoca que el primer elemento de control
de potencia pasa a un estado abierto en el que no deja pasar
potencia hacia la carga.
Además, el dispositivo puede comprender un módulo
de comunicación para la comunicación con una unidad de control
remota, estando dicho primer elemento de control de potencia, dicho
elemento conmutador y dicho detector de evento conectados al módulo
de comunicación de manera que se pueda controlar el estado de dicho
primer elemento de control de potencia y de dicho elemento
conmutador desde dicha unidad de control remota, a través de dicho
módulo de comunicación. De esta manera, se permite, entre otras
cosas, reducir la capacidad de procesamiento de datos en el
dispositivo como tal, y centrar esta capacidad en una o varias
unidades externas (por ejemplo, una en cada espacio a supervisar).
De este modo, se puede configurar el dispositivo de manera que
meramente pasa información sobre el estado de sus componentes
(incluyendo el detector de evento) a la unidad de control remota,
la cual luego interpreta esta información y envía al dispositivo
las instrucciones o señales necesarias para actuar sobre los
elementos, por ejemplo, para modificar el estado del primer
elemento de control de potencia como respuesta a un cambio
(corriente, etc.) detectado por el detector de evento.
También el detector de corriente y el detector de
tensión pueden estar conectados al módulo de comunicación, de
manera que la unidad de control remota pueda recibir todos los
datos necesarios para poder tomar una decisión sobre cómo modificar
el estado de los componentes del dispositivo así como para realizar
otras funciones de la unidad (por ejemplo, recopilación de
estadísticas relativas al suministro de corriente, por ejemplo,
para determinar el tiempo que una lámpara ha estado encendida).
El módulo de comunicación puede estar dotado de
medios de comunicación inalámbrica con la unidad de control remota,
por ejemplo, por radiofrecuencia (por ejemplo, por bluetooth®),
infrarrojos, etc.
Alternativa o complementariamente, el dispositivo
puede incluir su propio módulo de control, por ejemplo, en forma
de una unidad electrónica de control configurada para recibir la
información sobre el estado de los elementos que integran el
dispositivo y para producir determinadas acciones como respuesta a
condiciones detectadas, sin necesidad de interactuación con una
unidad de control remota. De esta manera, los dispositivos de
acuerdo con la invención pueden funcionar de forma independiente,
por ejemplo, reaccionando ante estímulos (por ejemplo, ante la
señal indicativa de evento producido por el detector de evento) sin
necesidad de comunicarse con una unidad de control externa/remota.
Para ello, el elemento conmutador, el primer elemento de control de
potencia, el detector de evento (y, opcionalmente, también el
detector de corriente así como el detector de tensión) pueden estar
conectados a dicha unidad electrónica de control, que puede
consistir en un microcontrolador o similar, convenientemente
programado. La programación del microcontrolador o similar así como
la elección de componentes adecuados para el dispositivo (para
constituir el primer elemento de control de potencia, el elemento
conmutador, el detector de evento, etc.) son tareas sencillas para
el experto medio en la materia y no requieren una descripción más
detallada.
Otro aspecto de la invención se refiere a un
sistema de control de cargas (por ejemplo, a un sistema de control
informatizada de una vivienda) que incluye un dispositivo de
acuerdo con lo que se ha descrito más arriba, así como una unidad
electrónica de control, estando dicha unidad electrónica de control
configurado de manera que puede cambiar el estado del primer
elemento de control de potencia entre un estado abierto en el que
deja pasar potencia y un estado cerrado en el que no deja pasar
potencia. La unidad electrónica de control está configurada de
manera que como respuesta a una señal de salida indicativa de
evento recibida desde el detector de evento, cambia de estado al
primer elemento de control de potencia de manera que si está en el
estado abierto pasa el estado cerrado y si está en el estado
cerrado, pasa al estado abierto. La unidad electrónica de control
puede estar asociada a la unidad de control remota o formar parte
del propio dispositivo, es decir, constituir un módulo de control
interno del dispositivo, por ejemplo, en forma de un
microcontrolador.
Otro aspecto de la invención se refiere a una
instalación que incluye un dispositivo de acuerdo con la invención
así como un segundo elemento de control de potencia (por ejemplo,
un interruptor "externo" al dispositivo) conectado en una
línea de conducción conectada al terminal al que está conectado el
detector de evento (por ejemplo, de manera que el interruptor
"externo" está conectado en paralelo sobre dos de los
terminales del dispositivo, por ejemplo, sobre el primer terminal y
el segundo terminal). Esta configuración permite que el suministro
de potencia a la carga sea controlado a través del dispositivo (que
puede formar parte de un sistema domótico encargado de controlar
las cargas) a la vez que el dispositivo puede responder a una
actuación del usuario sobre el interruptor "externo", tal y
como se ha descrito más arriba. También será posible, mediante el
elemento conmutador, "puentear" el primer elemento de control
de potencia, de manera que el suministro de potencia quede
controlado por el segundo elemento de control de potencia.
Para complementar la descripción que se está
realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las
características de la invención, de acuerdo con un ejemplo
preferente de realización práctica de la misma, se acompaña como
parte integrante de dicha descripción, un juego de dibujos en el
que con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo
siguiente:
La figura 1.- Muestra. de forma esquemática una
lámpara a la que el suministro de potencia (corriente) se regula
con un interruptor convencional, de acuerdo con el estado de la
técnica.
La figura 2.- Muestra de forma esquemática un
dispositivo de acuerdo con una realización preferida de la
invención, intercalado en una instalación como la de la figura
1.
Las figuras 3 y 4.- Muestran de forma esquemática
algunos módulos que forman parte de un dispositivo de acuerdo con
una realización preferida de la invención.
La figura 5.- Muestra de forma esquemática una
parte del detector de evento, de acuerdo con una realización
preferida de la invención.
La figura 6.- Muestra una realización alternativa
a la que se refleja en la figura 5.
En la figura 1 se puede observar como en el
estado de la técnica, una lámpara 300 recibe su suministro de
energía eléctrica a través de dos conductores 100 y 200, entre los
que está conectada la lámpara. También se observa lo que se suele
denominar una caja de distribución y empalmes 150, en la que un
interruptor 400 está intercalado en la línea de suministro,
concretamente, en el conductor 200. De esta manera, con el
interruptor se puede regular el suministro de potencia/corriente a
la lámpara 300, por ejemplo, si se trata de un interruptor de dos
posiciones, interrumpiendo el suministro situando el interruptor en
su estado abierto o permitiendo el suministro situando el
interruptor en su estado cerrado.
En la figura 2 se ilustra como un dispositivo 500
de acuerdo con una realización preferida de la invención se ha
intercalado en la línea de suministro de energía, concretamente, en
el conductor 200, "puenteando" el interruptor 400. El
dispositivo tiene tres terminales, concretamente, un primer
terminal 1 conectado al conductor 200 entre el lado de la fuente de
energía y el interruptor 400, un segundo terminal 2 conectado a
otro terminal del interruptor 400 (de forma que el interruptor
queda conectado entre el primer 1 y el segundo 2 terminal), y un
tercer terminal 3 conectado, mediante una parte del conductor 200,
a un terminal de la lámpara, que tiene otro terminal conectado el
conductor 100.
La figura 3 refleja de forma esquemática una
parte de la estructura interna del dispositivo 500. Concretamente,
se puede observar cómo el primer elemento de control de potencia 6
(por ejemplo, un interruptor con dos estados, abierto y cerrado y
que puede consistir en, por ejemplo, un IGBT del modelo STGP12NB60K
de ST Microelectronics, que puede soportar una tensión de hasta 600
V y el paso de una corriente de hasta 15A) está conectado entre el
primer terminal 1 y el tercer terminal 3, de manera que en función
del estado del primer elemento de control de potencia 6, mayor o
menor potencia puede pasar entre una fuente de energía conectada al
primer terminal 1 y una carga 300 (no ilustrada en la figura 3)
conectada al tercer terminal 3. Por ejemplo, con el primer elemento
de control de potencia en estado "abierto" o "off", está
interrumpido el suministro de potencia desde la fuente de energía a
la carga.
Por otra parte, se observa cómo el elemento
conmutador 5 (que también puede consistir en un interruptor o relé
con dos estados, abierto y cerrado, por ejemplo, un rele polarizado
de contacto normal abierto, por ejemplo, de la serie DE del
fabricante NAIS) está conectado entre el segundo terminal 2 y el
tercer terminal 3. Según el estado del elemento conmutador (abierto
o cerrado), potencia puede pasar o no entre el segundo terminal y
el tercer terminal, es decir, entre una fuente de energía conectada
al segundo terminal y una carga conectada al tercer terminal. De
esta manera, mediante el elemento conmutador 5, se puede establecer
una vía de flujo de potencia desde el segundo hasta el tercer
terminal. De esta manera y con el primer elemento de control de
potencia en estado "abierto" ("off"), el suministro de
potencia hacia la carga tiene que ser a través del segundo terminal
2, el elemento conmutador 5 y el tercer terminal 3. De esta manera,
controlando los estados del elemento conmutador 5 y del primer
elemento de control de potencia 6, se puede determinar si el
suministro de potencia se realiza a través del primer elemento de
control de potencia (en cuyo caso, como queda evidente de las
figuras 2 y 3, no es relevante el estado del interruptor externo
400) o a través del segundo terminal 2 y del tercer terminal 3
(sobre el elemento conmutador 5 en estado cerrado), en cuyo caso el
suministro de potencia se puede controlar con el interruptor
externo 400.
En la figura 3 se ilustra también el detector de
evento 4 conectado al segundo terminal 2, que comprende la
resistencia 41 (que puede ser una resistencia convencional de
22.000 ohmios) y un circuito 42 capaz de detectar una corriente que
circula por la resistencia 41 y de producir la correspondiente
señal indicativa de evento. Al producirse un cambio de estado en un
interruptor externo (400) conectado a la línea 2, se produce una
pequeña corriente en la "carga" representada por la
resistencia 41. Esta corriente circula por el circuito 42 que puede
consistir en un opto-relé como el que se representa
de forma esquemática en la figura 5 (y que puede consistir en, por
ejemplo, el circuito MID400 comercializado por FAIRCHILD
SEMICONDUCTOR INC). La corriente por la resistencia 41 produce una
corriente en los diodos LED 421, los cuales generan una
correspondiente señal luminosa 422 que es detectada por un diodo
fotoeléctrico 423, el cual la convierte en una pequeña corriente
eléctrica que activa un relé 424 el cual al cerrarse deja pasar una
señal eléctrica que constituye la señal indicativa de evento. De
esta manera, si en la configuración indicada alguien manipula el
interruptor externo 400, se produce una corriente en la línea
conectada al segundo terminal 2, y esto se puede interpretar como
un evento indicativo de que el usuario quiere cambiar el suministro
de potencia a la carga (por ejemplo, para apagar una lámpara
encendida o para encender una lámpara apagada), para lo que la
unidad electrónica de control 30 asociada al dispositivo
(ilustrada en las figuras 4 y 6) puede actuar sobre el primer
elemento de control de potencia cambiando su estado (de abierto a
cerrado o de cerrado a abierto).
La figura 3 también ilustra el detector de
corriente 7 conectado al tercer terminal 3, y que produce una señal
indicativa del nivel de la corriente en dicho terminal, algo que
puede ser útil para detectar problemas en la carga (por ejemplo, un
cortocircuito) en cuyo caso se puede interrumpir el suministro de
potencia a la carga, o para permitir que el sistema domótico
obtenga datos sobre, por ejemplo, el consumo de una carga
determinada, el tiempo que está activa, etc. (véase también lo que
se ha descrito más arriba con respecto al detector de
corriente).
En la figura 3 también se observa como el
dispositivo incluye un detector de tensión 8 asociado al primer
terminal 1, es decir, a la línea que conecta el dispositivo con la
fuente de energía eléctrica. El detector de tensión 8 está
configurado para generar una señal indicativa del nivel de tensión
en dicho terminal. Este detector de tensión puede formar parte de
un módulo de protección configurado para actuar sobre el primer
elemento de control de potencia para cortar el suministro en el
caso de que se detecta una condición indicativa de una anomalía
importante (por ejemplo, puede estar configurado para producir un
corte en el suministro en el caso de que la tensión se sitúa por
encima o por debajo de respectivos umbrales predeterminados), en
línea con lo que se ha explicado más arriba.
En la figura 3 también se puede observar cómo el
primer elemento de control de potencia 6 está conectado a un primer
terminal de comunicación 13, a través de la que el primer elemento
de control de potencia 6 puede recibir señales o instrucciones que
producen un cambio en su estado, desde la unidad electrónica de
control 30 (véanse las figuras 4 y 6); dicho primer elemento de
control de potencia 6 varía la potencia/corriente conducida
dependiendo de la señales que reciba de la unidad electrónica de
control 30. De forma análoga, el elemento conmutador 5 está
conectado a un segundo terminal de comunicación 11, el detector de
evento 4 está conectado a un tercer terminal de comunicación 10, el
detector de corriente 6 está conectado a un cuarto terminal de
comunicación 12 y el detector de tensión está conectado a un quinto
terminal de comunicación 14. En la figura 4, que refleja los
módulos que integran el dispositivo y en los que los elementos son
los mismos que en la figura 3 (por lo que se indican con las mismas
referencias numéricas), se puede observar cómo los terminales de
comunicación 10-14 están conectados a un módulo de
comunicación 20 dotado de medios de comunicación inalámbrica 21 con
una unidad electrónica de control 30 asociada a una unidad de
control remota 35. Esta unidad electrónica de control 30 reciba
información relacionada con los diferentes elementos que integran
el dispositivo a través de los correspondientes terminales de
comunicación 10-14 y a través del módulo de
comunicación 20, y puede controlar el estado del primer elemento de
control de potencia 6 y del elemento conmutador 5 enviando
instrucciones por vía inalámbrica, a través del módulo de
comunicación 20. De esta manera, la unidad electrónica de control
30 puede recibir información, desde el detector de evento 4,
relativa a una actuación sobre el interruptor externo 400 y, como
respuesta a esta información, enviar al dispositivo una instrucción
o señal que produzca un cambio en el estado del primer elemento de
control de potencia 6. De la misma manera, la unidad electrónica de
control 30 puede optar por situar en estado abierto tanto el
elemento conmutador 5 como el primer elemento de control de
potencia 6 en el caso de detectar una sobrecorriente en el tercer
terminal 3 (lo detectaría el detector de corriente 7) o como
respuesta a una determinada incidencia en la tensión que mide el
detector de tensión 8. De la misma manera, la unidad electrónica de
control 30, en el caso de detectar una condición indicativa de un
error en el dispositivo, puede optar por "abrir" el primer
elemento de control de potencia 6 y de "cerrar" el elemento
conmutador 5 interconectando los terminales segunda 2 y tercera 3,
de manera que el control de potencia suministrada se tenga que
ejercer directamente y de forma exclusiva mediante el interruptor
externo
400.
400.
Como alternativa a lo ilustrado en la figura 4,
es posible situar la unidad electrónica de control 30 en el propio
dispositivo 500, de manera que está conectada (directamente) a los
terminales de comunicación 10-14, tal y como se
ilustra en la figura 6. La unidad electrónica de control 30 puede,
en tal caso, estar basada en un microcontrolador y estar asociada
al módulo de comunicación 20 con sus medios de comunicación
inalámbrica 21 de manera que la unidad electrónica de control 30
puede gestionar el dispositivo de una forma independiente pero
también recibir instrucciones desde una unidad de control remota 35
(por ejemplo, desde un mando a distancia o desde un
transmisor/receptor asociado a una instalación domótica) y enviar
información sobre el estado de los componentes y/o incidencias a
dicha unidad de control remota 35.
De lo anteriormente expuesto se desprende que el
dispositivo de la invención puede resultar idóneo para
instalaciones domóticas en las que los interruptores (u otros
elementos de control) del sistema domótico deben convivir con
interruptores (u otros elementos de control) destinados a ser
operados manualmente por los usuarios.
Claims (16)
1. Dispositivo de control de potencia eléctrica
suministrada a una carga conectada a una fuente de energía
eléctrica, caracterizado porque el dispositivo comprende:
una pluralidad de terminales eléctricos (1, 2, 3)
configurados para la conexión del dispositivo de forma intercalada
en una línea de suministro de energía eléctrica a la carga;
un primer elemento de control de potencia (6)
conectado entre dos de dichos terminales (1, 3), de manera que
dicho primer elemento de control de potencia (6) puede controlar la
potencia eléctrica que se suministra a la carga a través del
dispositivo de control, en un primer modo de funcionamiento del
dispositivo en el que el suministro de potencia eléctrica se
realiza a través de y bajo el control de dicho primer elemento de
control de potencia (6);
un elemento conmutador (5) situado entre dos de
los terminales (2, 3) y configurado para selectivamente situar el
dispositivo en dicho primer modo de funcionamiento y en un segundo
modo de funcionamiento en el que el suministro de potencia
eléctrica no pasa a través del primer elemento de control de
potencia (6);
un detector de evento (4) conectado a uno de los
terminales (2) y configurado para detectar un evento en una línea
conectada a dicho terminal (2) y para producir una señal de salida
indicativa de evento cuando detecta tal evento.
2. Dispositivo según la reivindicación 1,
caracterizado porque los terminales (1, 2, 3) comprenden un
primer terminal (1), un segundo terminal (2) y un tercer terminal
(3), estando el elemento conmutador (5) conectado entre el segundo
(2) y el tercer (3) terminal de manera que una corriente eléctrica
puede pasar entre dicho segundo (2) y dicho tercer (3) terminal
cuando el dispositivo está en el segundo modo de funcionamiento
pero no cuando el dispositivo está en el primer modo de
funcionamiento, y estando el primer elemento de control de potencia
(6) conectado entre el primer terminal (1) y el tercer terminal
(3), de manera una corriente eléctrica puede pasar entre dicho
primer (1) y dicho tercer (3) terminal bajo el control del primer
elemento de control de potencia (6).
3. Dispositivo según cualquiera de las
reivindicaciones 1 y 2, caracterizado porque además incluye
un detector de corriente (7) asociado a uno de los terminales,
estando dicho detector de corriente (7) configurado para generar
una señal indicativa del nivel de la corriente en dicho
terminal.
4. Dispositivo según las reivindicaciones 2 y 3,
caracterizado porque el detector de corriente (7) está
asociado al tercer terminal (3).
5. Dispositivo según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque además
incluye un detector de tensión (8) asociado a uno de los terminales
y configurado para generar una señal indicativa del nivel de
tensión en dicho terminal.
6. Dispositivo según la reivindicación 2 y 5,
caracterizado porque el detector de tensión (8) está
asociado al primer terminal (1).
7. Dispositivo según cualquiera de las
reivindicaciones 5 y 6, caracterizado porque está
configurado de manera que el detector de tensión (8) y el primer
elemento de control de potencia (6) están asociados de manera que
una determinada variación de la tensión provoque que el primer
elemento de control de potencia (6) pase a un estado abierto en el
que no deja pasar potencia hacia la carga.
8. Dispositivo según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el
detector de evento (4) comprende una resistencia (41) conectada al
terminal (2) al que está conectado el detector de evento, y un
circuito (42) conectado a la resistencia (41) y configurado para
generar la señal indicativa de evento como respuesta a la detección
de una corriente a través de la resistencia (41).
9. Dispositivo según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque además
comprende un módulo de comunicación (20) para la comunicación con
una unidad de control remota (35), estando dicho primer elemento
de control de potencia (6), dicho elemento conmutador (5) y dicho
detector de evento (4) conectados al módulo de comunicación (20) de
manera que se pueda controlar el estado de dicho primer elemento de
control de potencia (6) y de dicho elemento conmutador (5) desde
dicha, unidad de control remota (35), a través de dicho módulo de
comunicación (20).
10. Dispositivo según la reivindicación 9 y
cualquiera de las reivindicaciones 3 y 4, caracterizado
porque el detector de corriente (7) está conectado al módulo de
comunicación (20).
11. Dispositivo según la reivindicación 9 ó 10 y
cualquiera de las reivindicaciones 5-7,
caracterizado porque el detector de tensión (8) está
conectado al módulo de comunicación (20).
12. Dispositivo según cualquiera de las
reivindicaciones 9-11, caracterizado porque
el módulo de comunicación (20) está dotado de medios de
comunicación inalámbrica (21) con la unidad de control remota
(35).
13. Un dispositivo según cualquiera de las
reivindicaciones 1-8, caracterizado porque
incluye una unidad electrónica de control (30) configurada de
manera que puede cambiar el estado del primer elemento de control
de potencia (6) entre un estado abierto en el que deja pasar
potencia y un estado cerrado en el que no deja pasar potencia,
estando la unidad electrónica de control (30) configurada de manera
que como respuesta a una señal de salida indicativa de evento desde
el detector de evento (4), cambia de estado al primer elemento de
control de potencia (6) de manera que si está en el estado abierto
pasa el estado cerrado y si está en el estado cerrado, pasa al
estado abierto.
14. Un dispositivo de acuerdo con la
reivindicación 13, caracterizado porque la unidad
electrónica de control (30) está situada en el dispositivo y
conectada al primer elemento de control de potencia (6), al
elemento conmutador (5) y al detector de evento (4).
15. Un sistema de control de potencia eléctrica
suministrada a una carga, caracterizado porque el sistema
incluye un dispositivo según cualquiera de las 1-12
así como una unidad electrónica de control (30), estando dicha
unidad electrónica de control configurado de manera que puede
cambiar el estado del primer elemento de control de potencia (6)
entre un estado abierto en el que deja pasar potencia y un estado
cerrado en el que no deja pasar potencia, estando la unidad
electrónica de control (30) configurada de manera que como
respuesta a una señal de salida indicativa de evento desde el
detector de evento (4), cambia de estado al primer elemento de
control de potencia (6) de manera que si está en el estado abierto
pasa el estado cerrado y si está en el estado cerrado, pasa al
estado abierto.
16. Una instalación de control de potencia
eléctrica suministrada a una carga, caracterizada porque
incluye un dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones
1-14 o un sistema según la reivindicación 15, y
porque además incluye un segundo elemento de control de potencia
(400) conectado en una línea de conducción conectada al terminal
(2) al que está conectado el detector de evento (4).
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| BASE DE DATOS EPODOC en EPOQUE. EUROPEAN PATENT OFFICE. (MUNICH, DE) & GB 361309 A (BBC BROWN BOVERI, & CIE) 09.11.1931, resumen; figuras. * |
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