ES2260867T3 - Instrumento para medir resistencias con multiplicador de tension. - Google Patents
Instrumento para medir resistencias con multiplicador de tension.Info
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Abstract
INSTRUMENTO PARA MEDIR LA RESISTENCIA DE PINTURAS LIQUIDAS Y LA RESISTENCIA SUPERFICIAL DE ARTICULOS QUE VAN A REVESTIRSE ELECTROSTATICAMENTE, QUE INCLUYE UN CIRCUITO MULTIPLICADOR DE TENSION QUE MULTIPLICA UNA SEÑAL PERIODICA DE BAJA TENSION PARA GENERAR UN VOLTAJE MEDIDOR DE RESISTENCIA APLICADO A UN PRIMER Y SEGUNDO ELECTRODOS PARA EFECTUAR MEDICIONES DE RESISTENCIA. LOS ELECTRODOS ESTAN ACOPLADOS A DISTINTAS ENTRADAS DE UN CONVERTIDOR A/D QUE TIENE UNA SALIDA DE OSCILADOR PARA SUMINISTRAR LA SEÑAL PERIODICA DE BAJA TENSION AL CIRCUITO MULTIPLICADOR. LOS CIRCUITOS DE MEDICION DE RESISTENCIA, VOLTAJE E INTENSIDAD DE CORRIENTE SON CONMUTABLES ALTERNATIVAMENTE ENTRE LOS ELECTRODOS Y LAS DISTINTAS SEÑALES DE ENTRADA DEL CONVERTIDOR A/D PARA MEDIR LA RESISTENCIA, EL VOLTAJE Y LA INTENSIDAD DE CORRIENTE, CUYOS RESULTADOS SON PRESENTADOS VISUALMENTE.
Description
Instrumento para medir resistencias con
multiplicador de tensión.
Esta invención se refiere en general a
operaciones de recubrimiento electrostático, y mas en particular a
instrumentos para medir parámetros eléctricos, incluyendo la
resistencia de formulaciones de pintura líquida y la resistencia de
la superficie de artículos a recubrir por medios
electrostáticos.
El documento GB 805 343 se refiere a una fuente
de alimentación de alta tensión que comprende un transformador para
aportar una salida de alta tensión oscilatoria de parte a parte de
un devanado de salida, la tensión de salida siendo rectificada en
una pila de circuitos multiplicadores del voltaje que comprenden
condensadores y rectificadores.
El documento DE 1 100 162 se refiere a un
dispositivo para, de manera alternativa, llevar a cabo mediciones de
la conductividad y el aislamiento y mediciones generales de la
resistencia en hilos y aparatos eléctricos. La generación de las
tensiones de prueba se realiza mediante la conexión de transistores
con convertidores de CC.
En las operaciones de recubrimiento
electrostático, la resistencia eléctrica de la pintura y los
artículos recubiertos con la misma debe estar dentro de rangos
específicos para garantizar la eficiencia electrostática. La
resistencia de la pintura es relativamente alta, y varía en general
entre aproximadamente 0,05 Mohms y aproximadamente 1.0 Mohms, más o
menos, dependiendo del proceso electrostático empleado en
particular. Si la resistencia de la pintura está fuera del rango
deseado, la pintura tendrá una tendencia a arrastrar carga
electrostática desde el electrodo de alta tensión del Pistolete de
pulverización, afectando de manera adversa a la eficiencia
electrostática. La resistencia de los artículos, y más en particular
las resistencias de la superficie de los mismos, que normalmente se
consideran que no son conductoras eléctricamente, deben ser lo
suficiente conductoras como para aceptar los recubrimiento
electrostáticamente cargados. La resistencia de la superficie de los
artículos varía en general entre aproximadamente 500 Kohms y
aproximadamente 1.5 Gohms, más o menos dependiendo del proceso
electrostático empleado en particular.
Los instrumentos para medir la resistencia de
formulaciones de pintura líquida y la resistencia de la superficie
de artículos para aplicaciones de recubrimiento electrostático son,
en general, conocidos, y se utilizan para determinar si aditivos o
tratamientos son necesarios para alterar la resistencia o la
conductividad de los mismos. Se pueden añadir disolventes, por
ejemplo, a las pinturas para disminuir su conductividad, y las
superficies de los artículos se pueden tratar con preparados, por
ejemplo Ransprep™, para incrementar su conductividad. También es
deseable medir la resistencia en general, incluyendo la resistencia
de otros líquidos y artículos, para aplicaciones además de las
operaciones de recubrimiento electrostático.
Un instrumento conocido para medir la
resistencia eléctrica de formulaciones de pintura líquida aplicadas
en las operaciones de recubrimientos electrostáticos es el Test
Assembly™, Modelo No. 70408-00, disponible en ITW
Ransburg Electrostatic Systems, Angola, Indiana. El Test Assembly™
incluye en general un palpador enchufable para pintura que tiene
primero y segundo electrodos concéntricamente dispuestos con una
tensión relativamente baja suministrada por medio del contador
aplicado entre los mismos. La palpador se sumerge en la pintura
líquida, y la corriente que fluye por la pintura entre los
electrodos forma una base para la medir y visualizar la resistencia
en una escala óhmica de un contador analógico. El Test Assembly™
también mide la intensidad, y mas en particular la intensidad de
corto circuito de los pistoletes de pulverización electrostática.
Para medir esta intensidad se aplica una tensión alta, desde una
fuente externa, al pistolete de pulverización cuando los hilos
conductores del Test Assembly™ están conectados entre un electrodo
de alta tensión del pistolete de pulverización y un punto de toma de
tierra, por medio de lo cual la intensidad medida se visualiza en
una escala amperimétrica del contador analógico.
Un instrumento conocido para medir la
resistencia eléctrica de la superficie de los artículos recubiertos
con medíos electrostáticos es el Sprayability
Meter™, Modelo No. 8333-00, también disponible en ITW Ransburg Electrostatic Systems, Angola, Indiana. El Sprayability Meter™ incluye en general dos palpadores, o electrodos, que sobresalen del instrumento con una tensión relativamente baja suministrada por un contador aplicado entre los mismos. Los electrodos se ponen en contacto firmemente con una superficie del artículo que se va a medir, y la intensidad que fluye a través del artículo y entre los electrodos forma una base para medir y visualizar la pulverizabilidad del artículo en una escala de medición para uso interno de un contador analógico. Otros contadores conocidos para medir la resistencia de la superficie de los artículos aplican tensiones relativamente altas por medio de electrodos en la misma, pero las tensiones altas presentan un riesgo de choque para el personal, y son indeseables.
Meter™, Modelo No. 8333-00, también disponible en ITW Ransburg Electrostatic Systems, Angola, Indiana. El Sprayability Meter™ incluye en general dos palpadores, o electrodos, que sobresalen del instrumento con una tensión relativamente baja suministrada por un contador aplicado entre los mismos. Los electrodos se ponen en contacto firmemente con una superficie del artículo que se va a medir, y la intensidad que fluye a través del artículo y entre los electrodos forma una base para medir y visualizar la pulverizabilidad del artículo en una escala de medición para uso interno de un contador analógico. Otros contadores conocidos para medir la resistencia de la superficie de los artículos aplican tensiones relativamente altas por medio de electrodos en la misma, pero las tensiones altas presentan un riesgo de choque para el personal, y son indeseables.
El Test Assembly™ y el Sprayability Meter™
incluyen un tubo de vacío energizado por una batería. Los tubos de
vacío, sin embargo, son relativamente sensibles, y se deben calibrar
antes de casi cada medición para compensar las variaciones de
temperatura y la disminución de energía de la batería. Los tubos de
vacío también son muy frágiles y se rompen con facilidad si los
instrumentos no se manejan con cuidado. Aún más, la disponibilidad
de los tubos de recambio está bajando, y el costo de los mismos está
incrementando.
Los tubos de vacío también proporcionan un
intervalo limitado de linealidad para medir la resistencia y la
intensidad. Por lo tanto, las mediciones son mas precisas de un
extremo a otro de todo un intervalo relativamente pequeño. Para
compensar el limitado intervalo de precisión, el Test Assembly™
incluye un interruptor selector de la escala de la resistencia. Sin
embargo, las mediciones son mas precisas solo cerca del centro de
cada escala de medición seleccionada, y el contador es susceptible a
los daños durante la conmutación entre escalas. Dado que la
resistencia de la superficie de los artículos y la resistencia de
las pinturas líquidas aplicadas a los mismos en operaciones de
recubrimiento electrostático varía por todo un intervalo
relativamente amplio, y dado que los contadores accionados por tubo
de vacío son precisos para fines de medición de un extremo a otro de
intervalos relativamente estrechos, se requieren instrumentos
independientes para realizar estas diversas mediciones de
resistencia e intensidad.
Tanto en el Test Assembly™ como en el
Sprayability Meter™, una sola batería aplica unos relativamente
bajos 45 voltios en general a los correspondientes electrodos para
las mediciones de resistencia. Este nivel de tensión está
certificado por las normas para la industria de la ASTM y de la ISO
y garantiza mediciones precisas de la resistencia dentro de los
intervalos característicos de la mayoría de las pinturas y
materiales usados en las operaciones de recubrimiento
electrostático. Sin embargo, la disponibilidad comercial de
recambios de las baterías de 45 voltios es limitada y el costo de
las mismas es alto. Además, las baterías de 45 voltios solo están
disponibles en forma de carbono, en lugar de alcalina, y por lo
tanto tienen una duración relativamente corta. También, si los
contadores permanecen conectados en la modalidad de calibración,
como ocurre con frecuencia, la intensidad de calibración resultante
disipará la energía de la batería con rapidez. En el Test Assembly™,
si un palpador con pintura alojada entre los electrodos del mismo
permanece tapado dentro del instrumento, la intensidad resultante a
través de la pintura disipará la energía de la batería. Estas
tendencias para agotar la energía de la batería se agravan por la
falta de un interruptor de encendido/apagado en el Test Assembly™ y
en el Sprayability Meter™. Las baterías, por lo tanto, se tienen que
cambiar con frecuencias.
La presente invención esta dirigida hacia los
avances en la técnica de los instrumentos de medición de parámetros
eléctricos usables para operaciones de recubrimiento
electrostático.
Un objeto de esta invención es proporcionar
nuevos instrumentos y circuitos eléctricos para los mismos para
medir la resistencia, en especial la resistencia de las
formulaciones de pintura líquida y la resistencia de la superficie
de artículos que se van a pulverizar con medios electrostáticos,
que sean económicos y que solucionen los problemas en la técnica
anterior.
Otro objetivo de esta invención es proporcionar
nuevos instrumentos para medir la resistencia que funcionen con
eficiencia en tensiones relativamente bajas suministradas por medio
de baterías estándar, de bajo costo y disponibles en el comercio, de
preferencia una sola batería de 9 voltios, la tensión de la cual se
multiplica por medio de un circuito multiplicador del voltaje para
aplicar un tensión medidora de la de resistencia entre los
electrodos del instrumento.
Otro objeto más de esta invención es
proporcionar nuevos instrumentos de medición de resistencia que
cumplan las normas de la industria, en particular las normas ASTM e
ISO, aplicables para medir la resistencia de formulaciones de
pintura líquida y la resistencia de la superficie de los artículos a
recubrir con medios electrostáticos.
Otro objeto de esta invención es proporcionar
nuevos instrumentos de medición con parámetros eléctricos que sean
precisos de un extremo a ogro de intervalos de medición
relativamente amplios que incluyan intervalos de medición de la
resistencia, tensión e intensidad, y que de esta forma sean
adecuados para medir la resistencia de la superficie y la
resistencia de pinturas líquidas con un solo contador.
Otro objeto mas particular de esta invención es
proporcionar nuevos instrumentos de medición de resistencia, usables
para aplicaciones de recubrimiento electrostático, que, en general,
comprenden un primero y un segundo electrodos con una tensión de
medición de la resistencia aplicada entre los mismos, la tensión de
medición de la resistencia generada por un circuito multiplicador
del voltaje que tenga un primer condensador acoplado al cátodo un
primer diodo y al ánodo de un segundo diodo, un segundo condensador
acoplado al cátodo del segundo diodo y a un ánodo del diodo de
salida, y un primer inversor acoplado a un segundo condensador. Una
señal periódica de baja tensión aplicada al segundo condensador se
invierte con relación a la misma señal periódica de baja tensión
aplicada al primer condensador, con lo que la señal periódica de
baja tensión se multiplica para generar la tensión de medición de la
resistencia. Además, etapas del multiplicador del voltaje,
configuradas de forma similar, multiplican la señal periódica de
baja tensión aún más.
Otro objeto mas particular de esta invención es
proporcionar nuevos instrumentos de medición de resistencia, usables
para aplicaciones de recubrimiento electrostático, que además
comprenden, en general, un convertidor
analógico-digital que tiene entradas diferenciales
acopladas al primero y segundo electrodos por medio de una red
divisora, el convertidor analógico-digital
incluyendo una salida de oscilador para suministrar la señal
periódica de baja tensión al circuito multiplicador.
Aún otro objeto más particular de esta invención
es proporcionar nuevos instrumentos para la medición de la
resistencia, usables para aplicaciones de recubrimiento
electrostático, que además comprenden un circuito de medición de la
tensión conmutable entre el primero y segundo electrodos y las
salidas diferenciales del convertidor A/D para medir tensiones
aplicadas al primero y segundo electrodos y un circuito de medición
de la intensidad conmutable entre el primero y el segundo electrodos
y las entradas diferenciales del convertidor A/D ara medir
intensidades aplicadas al primero y al segundo electrodos.
Además otro objeto más particular de esta
invención es proporcionar nuevos instrumentos para medir parámetros
eléctricos, usables para las aplicaciones de recubrimiento
electrostático, que además comprenden una pantalla acoplada y
accionada por el convertidor A/D, por lo que los resultados de las
mediciones de la resistencia, tensión e intensidad, basados en las
señales de entrada hacia las entradas diferenciales del convertidor
A/D se exhiben de manera visual.
Estos y otros objetivos, aspectos,
características y ventajas de la presente invención se harán más por
completo evidentes tras la cuidadosa consideración de la siguiente
descripción detallada de la invención y de los dibujos adjuntos, las
cuales pueden ser desproporcionadas para facilidad de comprensión,
en los que las estructuras y etapas similares se referencian en
general con números e indicadores correspondientes.
Las figura 1 (figuras 1a a 1h) es un esquema
eléctrico de un instrumento para medir de parámetros eléctricos
usables para la medición de la resistencia de formulaciones de
pintura líquida y artículos a recubrir con medios
electrostáticos.
La figura 1 (figuras 1a a 1 h) es un esquema
eléctrico de un instrumento para medir diversos parámetros
eléctricos, en particular, la resistencia de formulaciones de
pintura líquida usadas en aplicaciones de recubrimiento
electrostático y la resistencia de la superficie de artículos
recubiertos con medios electrostáticos. Este instrumento contiene en
general primero y segundo electrodos A y B, y circuitería acoplada a
un circuito numérico U3 de convertidor
analógico-digital para medir la tensión, intensidad
y resistencia y visualizar los resultados en una pantalla DS1.
El circuito numérico U3 del convertidor
analógico-digital de la realización ejemplar es un
convertidor analógico-digital de baja potencia
Harris ICL7136, que hace funcionar una pantalla de cristal líquido
(LCD) DS1, por ejemplo, una LCD de 3 ½ dígitos Varitronix, pieza
número VI-39-DRPCS. El circuito U3
del convertidor analógico-digital Harris ICL7136 es
configurable igual que un multímetro digital alimentado con una pila
de 9 voltios para medir la tensión, intensidad y resistencia según
se describe en general en la publicación de Harris Semiconductor
titulada "Convertidores analógico-numéricos
ICL7136, ICL7137, de baja potencia, con pantalla de cristal
líquido/diodo luminiscente (LCD/LED) de 3 ½ dígitos con recuperación
de sobrealcance" y la publicación de Harris Semiconductor
titulada "Construcción de un voltímetro digital (DVM) de
autoalcance alimentado con pilas, con el ICL7106". Para esta
finalidad se pueden usar otros circuitos numéricos de convertidores
analógico-digitales o, en alternativa, circuitos
analógicos.
Los electrodos A y B pueden tomar muchas formas,
y son de preferencia desmontables conectables a clavijas conectoras
A y B del palpador enchufable en el instrumento. Los electrodos A y
B pueden ser primero y segundo electrodos, dispuestos de manera
concéntrica, de un palpador de pintura acoplable a las clavijas
conectoras A y B del palpador enchufable para medir la resistencia
de las formulaciones de pintura líquida del tipo usado en el Test
Assembly™, Modelo No. 70408-00, disponible en ITW
Ransburg Electrostatic Systems, Angola, Indiana. En alternancia,
los electrodos A y B pueden ser del tipo para medir la resistencia
de la superficie de los artículos a recubrir con medios
electrostáticos según se usa en el Sprayability Meter™, Modelo No.
8333-00, también disponible en ITW Ransburg
Electrostatic Systems, Angola, Indiana. Otras configuraciones y
tipos de electrodos son usables en alternancia.
La figura 1a ilustra un circuito multiplicador
de voltaje para multiplicar una tensión relativamente baja, 9
voltios suministrados por una batería en la forma de realización
ejemplar, para aplicación al primero y al segundo electrodos A y B
durante las mediciones de la resistencia. El multiplicador de
voltaje está accionado por una señal periódica de baja tensión
producida por un circuito oscilador o alguna otra fuente y aplicada
en general a una disposición paralela de circuitos intermedios
invertidos U5A, U5C, U5B y U5F, por ejemplo Motorola, pieza número
MC14049BCP, acoplados a las etapas del multiplicador de voltaje
según se analiza más abajo.
El circuito multiplicador de voltaje comprende,
en general, una primera etapa multiplicadora que incluye un primer
condensador C25 acoplado al cátodo de un primer diodo D8 y al ánodo
de un segundo diodo D11. Un segundo condensador C24 está acoplado al
cátodo del segundo diodo D11 y al ánodo de un diodo de salida D4. La
señal periódica de baja tensión se aplica al primero y segundo
condensadores C25 y C24 en paralelo, y un primer invertidor U5B se
acopla en serie al segundo condensador C24. La señal periódica de
baja tensión aplicada al segundo condensador C24 se invierte de ese
modo en relación con la señal periódica de baja tensión aplicada al
primer condensador C25, con lo que señal periódica de baja tensión
aplicada al primero y al segundo condensadores C25 y C24 está 180
grados fuera de fase. El primero y el segundo electrodos A y B son
conectables a una salida de tensión relativamente alta del circuito
multiplicador del voltaje tornado entre el ánodo del primer diodo D8
y el cátodo del diodo de salida D4 según se analiza más abajo. El
circuito multiplicador del voltaje de la presente invención no está
tan limitado por la intensidad como los circuitos multiplicadores
del voltaje en cascada conocidos.
En la realización ejemplar, la señal periódica
de baja tensión está suministrada por una salida de oscilador OSC2
del circuito numérico U3 del convertidor
analógico-digital a un interruptor analógico
bidireccional U4, por ejemplo el Motorola, pieza número MC140BCP
acoplado en serie entre la salida del circuito oscilador y el
multiplicador del voltaje. En alternancia, se pueden usar otros
circuitos osciladores. La señal periódica de baja tensión
suministrada al primer condensador C25 se invierte, de preferencia,
dos veces por medio de un disposición en serie de inversores U5F y
U5E. La intensidad suministrada al primero y al segundo
condensadores C25 y C24 también se limita de preferencia por medio
de las correspondientes resistencias de 200 ohm R39 y R34, acoplados
en serie con los correspondientes inversores U5E y U5B,
respectivamente.
Según se ilustra en la Figura 1g la señal
periódica de baja tensión tiene una frecuencia de oscilación y ciclo
de servicio en general dentro de los intervalos de la frecuencia de
oscilación y del ciclo de servicio del convertidor numérico
analógico-digital, cuando se suministren de este
modo. La frecuencia de oscilación del circuito U3 del convertidor
analógico-digital Harris ICL7136 se controla por
medio de una resistencia R25 y un condensador C6. En una
realización, la resistencia R25 es de 560 Kohm y el condensador C6
es de 50 pf, por lo que la señal periódica de baja tensión tiene una
frecuencia de aproximadamente 16 KHz. La señal periódica de baja
tensión es una onda rectangular, en general, que tiene un ciclo de
servicio entre aproximadamente 30 por ciento y aproximadamente 50
por ciento. En la realización ejemplar, la señal periódica de baja
tensión está compensada positivamente por una tensión de
polarización de CC suministrada, por ejemplo, por una batería de 9
voltios en paralelo con una resistencia de 200 Kohm. R19.
Las etapas adicionales del multiplicador
multiplican aún más la tensión en la salida del circuito
multiplicador de voltaje. La figura 1,ilustra, más en particular, un
tercer condensador C23 acoplado al cátodo de un tercer diodo D7 y al
ánodo de un cuarto diodo D10, en el que el segundo condensador C24 y
el cátodo del segundo diodo D11 están acoplados al ánodo del tercer
diodo D7. Un cuarto condensador C22 esta acoplado al cátodo de un
cuarto diodo D10 y al ánodo del diodo de salida D4. La señal
periódica de baja tensión se aplica en general al tercer y cuarto
condensadores C23 y C22 en paralelo entre sí y en paralelo con el
primero y el segundo condensadores C25 y C24.
El primer inversor U5B esta acoplado en serie
con el segundo y el cuarto condensadores C24 y C22. La señal
periódica de baja tensión, aplicada al segundo y al cuarto
condensadores C24 y C22 se invierte de esta forma, 180 grados fuera
de fase, con relación a la señal periódica de baja tensión aplicada
al primer y tercer condensadores C25 y C23. La señal periódica de
baja tensión aplicada al tercer condensador C23 se invierte también
de preferencia dos veces por la disposición en serie de los
inversores U5F y U5E. La corriente suministrada al tercero y al
cuarto condensadores C23 y C22 se limita de preferencia también por
medio de las correspondientes resistencias de 200 ohmios R39 y R34
acopladas en serie con los inversores U5E y U5B, respectivamente,
según se analizó arriba.
La figura 1a ilustra etapas adicionales del
multiplicador del voltaje apiladas en las etapas multiplicadoras
arriba analizadas. Un quinto condensador C21 esta acoplado al cátodo
de un quinto diodo D9 y al ánodo de un sexto diodo D12, con lo que
el cuarto condensador C22 y el cátodo del cuarto diodo D10 están
acoplados al ánodo del quinto diodo D9. Un sexto condensador C20
esta acoplado al cátodo del sexto diodo D12, con lo que el quinto
condensador C21 y el cátodo del quinto diodo D9 están acoplados al
ánodo del sexto diodo D12. Un séptimo condensador C19 está acoplado
al cátodo de un séptimo diodo D6, con lo que el sexto condensador
C20 y el cátodo del sexto diodo D12 están acoplados al ánodo del
séptimo diodo D6. Un octavo condensador C18 esta acoplado al cátodo
de un octavo diodo D5 y al ánodo del diodo de salida D4, con lo que
el séptimo condensador C19 y el cátodo del séptimo diodo D6 están
acoplados al ánodo del octavo diodo D5.
La señal periódica de baja tensión se aplica en
general al quinto, sexto, séptimo y octavo condensadores C21, C20,
C19 y C18 en paralelo entre sí y en paralelo con el primero,
segundo, tercero y cuarto condensadores C25, C24, C23 y C22. Un
cuarto inversor U5A está acoplado en serie al sexto y al octavo
condensadores C20 y C18, con lo que la señal periódica de baja
tensión que aplicada al primero, tercero, quinto y séptimo
condensadores C25, C23, C21 y C19 se invierte en relación con la
señal periódica de baja tensión que se aplica al segundo, cuarto,
sexto y octavo condensadores C24, C22, C20 y C18. La señal periódica
de baja tensión que aplicada al quinto y séptimo condensadores C21
y C19 se invierte, de preferencia, dos veces mediante la disposición
en serie de los inversores U5C y U5D. La corriente suministrada al
quinto y al séptimo condensadores C21 y C19 y al sexto y al octavo
condensadores C20 y C18 está también de preferencia limitada por las
correspondientes resistencias de 200 ohmios R33 y R32 acopladas en
serie con los inversores U5D y U5A, respectivamente.
El circuito multiplicador de voltaje del ejemplo
multiplica aproximadamente 9 voltios hasta entre aproximadamente 65
y aproximadamente 70 voltios a una salida de alta tensión de los
mismos entre el ánodo del primer diodo D8 y el cátodo del diodo de
salida D4. En la realización del ejemplo, el valor de los
condensadores que forman el circuito multiplicador del voltaje
incluyendo los condensadores C13 y C27 es 0,1 \muf con un tensión
nominal de 100 V, y los diodos de los mismos son dispositivos tipo
1N914.
Según se ilustra en la Figura 1a, un circuito
regulador de la tensión está, de preferencia, acoplado en paralelo
con de la salida de alta tensión del circuito multiplicador del
voltaje entre el ánodo del primer diodo D8 y el cátodo del diodo de
salida D4. El circuito regulador de la tensión comprende, en general
un transistor n-p-n Q3, con tensión
nominal de 50 V, por ejemplo un dispositivo 2N3417, con una
disposición en serie de diodos zener D13 y D14 cada uno con 22 V de
tensión nominal, por ejemplo dispositivos IN5251, acoplados a la
base del mismo. Un condensador de filtro de 0,1 \muf C24, con 100
V de tensión nominal, está acoplado entre el emisor del transistor
Q3 y el ánodo del primer diodo D8. El circuito regulador de la
tensión proporciona aproximadamente 45 V.c.c en paralelo con el
condensador C24 disponibles para su aplicación a los electrodos A y
B durante las mediciones de la resistencia, según se trata más
abajo. En alternancia otros circuitos reguladores de la tensión se
pueden usar.
Según se ilustra en la figura 1b, para las
mediciones de la resistencia, el instrumento aplica, en general,
una tensión de medición de la resistencia, basada en aproximadamente
la salida de 45 V.c.c. del circuito multiplicador del voltaje, a los
electrodos A y B mediante un interruptor. Más en particular, la
salida de 45 V.c.c. del circuito multiplicador del voltaje se aplica
al electrodo A, por medio de una o más posiciones medidoras del
alcance de la resistencia B-K, B-M y
B-G seleccionadas girando un conmutador
B-com de un interruptor multiposicional. Los 45
V.c.c. se aplican también a una entrada diferencial de un
convertidor analógico-digital, U3, la cual en la
realización del ejemplo es la patilla 31 de entrada
IN-HI, por medio de una red divisora que incluye una
resistencia de 100 Mohm R6 y una resistencia de 100 Mohm R17.
El electrodo B está acoplado a un conmutador
C-com del interruptor multiposicional, el cual
acopla selectivamente el electrodo B a cualquiera de las tres
correspondientes resistencias de escalamiento de medición de la
resistencia que incluyen una resistencia de 1 Gohm R5, una
resistencia de 10 Mohm R13 y una resistencias de 100 Kohmio R28. Las
resistencias R5, R13 y R28 de escalamiento de medición de la
resistencia están acopladas al ánodo del primer diodo D8, y a otra
entrada diferencial del convertidor de
analógico-digital U3, la cual en la de realización
del ejemplo es la patilla 30 de entrada IN-LO, por
medio de la red divisora que incluye una resistencia de 1 Mohm R14,
una resistencia de 100 Kohm R30 y un potenciómetro de calibración de
20 Kohm TP3.
Una señal de medición de la resistencia,
alimentada desde los electrodos A y B, que hacen contacto con el
objeto a probar, a las entradas diferenciales del convertidor A/D
U3, forma la base para mediciones de la resistencia por medio del
instrumento, en el que el convertidor A/D U3 exhibe los resultados
de la medición de resistencia en la pantalla DP1 como se trató
arriba. El instrumento mide la resistencia con precisión de un
extremo a otro de un alcance relativamente amplio desde cero hasta
aproximadamente 900 Gohm, y de ese modo es idóneo, en particular,
para la medición de resistencias en los intervalos típicos de las
aplicaciones electrostáticas, incluyendo las resistencias de la
superficie de los artículos pulverizables con medios electrostáticos
y las resistencias de las formulaciones de pintura líquida.
Según se ilustra en las figuras 1b, 1d, 1e y 1g,
el electrodo A está, para las operaciones de medición de la tensión,
aislado de la salida de 45 V.c.c. del circuito multiplicador del
voltaje al posicionar el conmutador B-com del
interruptor multiposicional en la posición B-V. Sin
embargo, el electrodo A está, acoplado a la entrada diferencial
IN-HI del convertidor A/D U3 por medio de la red
divisora que incluye una resistencia de 100 Mohm R6 y una
resistencia de 100 Mohm R17. El electrodo B está acoplado la entrada
diferencial IN-LO del convertidor A/D U3 al colocar
el conmutador C-com en la posición
C-V. Una señal de medición de la tensión,
suministrada desde los electrodos A y B, que contactan con el objeto
a probar, a las entradas diferenciales del convertidor A/D U3 forma
la base para las mediciones de la tensión por medio del instrumento
en el que el convertidor A/D U3 presenta los resultados de las
mediciones de la tensión en la pantalla DP1 según se ha tratado
arriba. Este instrumento mide con precisión la tensión de un extremo
a otro de un alcance relativamente amplio desde cero hasta
aproximadamente 199 Kv.
Para las operaciones de medición de la
intensidad, el electrodo A está, según se ilustra en las figuras 1b,
1d, 1e y 1g, aislado de los 45 V.c.c. al posicionar el conmutador
B-com del interruptor multiposicional en la posición
B-I. Sin embargo el electrodo A se acopla a la
entrada diferencial IN-HI del convertidor A/D U3 por
medio de la red divisora que incluye la resistencia de 100 Mohm R6,
y la resistencia de 100 Mohm R17. El conmutador
B-com también acopia el electrodo A a un circuito de
calibración de la intensidad que incluye una resistencia de 1.0 Mohm
R7, una resistencia de 1,05 Mohm R8, un resistencia de 15 Kohm R29,
y un potenciómetro de 20 Kohm TP2. El electrodo B se acopla a la
entrada diferencial IN-LO del convertidor A/D U3 al
posicionar el conmutador C-com en la posición
C-I. Una señal de medición de la intensidad
suministrada desde los electrodos A y B, que hacen contacto con el
objeto a probar, a las entradas diferenciales del convertidor A/D
U3, forma la base para la medición de la intensidad por medio del
instrumento, en el que el convertidor A/D U3 exhibe los resultados
de la medición de la intensidad en una pantalla visual DPI según se
ha tratado arriba. El instrumento mide con precisión la intensidad
de un extremo a otro de un alcance relativamente amplio desde cero
hasta aproximadamente 999 \muA.
El interruptor multiposicional ilustrado en el
dibujo incluye cuatro polos A-com,
B-com, C-com y D-com
en un conmutador común conmutable con 5 posiciones para medir de
forma selectiva la resistencia, la tensión y la intensidad como se
indicó arriba, e incluye de preferencia una posición de APAGADO no
mostrada en el dibujo. El interruptor multiposicional es de
preferencia un interruptor conmutador, por ejemplo un Interruptor
tetrapolar Grayhill con seis posiciones, pieza número
71BD30-02-2-06N.
Según se ilustra en las figuras 1b, 1e y 1g,
tanto en las configuraciones de medición de la tensión como de la
intensidad, el electrodo A se acopla también a la entrada de un
amplificador operacional de precisión U2B, por ejemplo un
instrumento TLC27L9NC de Texas Instruments, mediante un condensador
de aislamiento de 1000 pf C17 con 100 voltios nominales, y una
resistencia R3 limitadora de sobreintensidad, de 100 Mohm, cuando el
conmutador B-com se coloca en la posición
B-V. El electrodo B también se acopla al
amplificador operacional U2B por medio de una resistencia de 100
Mohm R2 cuando el conmutador C-com se coloca en la
posición C-V. El amplificador operacional U2B
acciona los transistores complementarios Q1 y Q2, por ejemplo los
dispositivos 2N3417 y 2N5086, respectivamente, los cuales se
polarizan negativamente por medio de los 9 y 45 V.c.c. y las
resistencias de 820 Kohm R21 y R 24, las resistencias de 150 Kohm
R22 y R23, una resistencia de 1,5 Kohm R4 y una resistencia de 1.0
Mohm R7. El amplificador operacional U2B se activa por medio de
entradas procedentes de los electrodos A y B y una señal de
realimentación procedente de los emisores de los Q1 y Q2, los cuales
también polarizan la entrada diferencial IN-LO del
convertidor A/D U3. Un condensador de realimentación de 0,01 \muf
C16 suprime la oscilación del amplificador operacional U2B.
Según se ilustra en la figura 1e, el instrumento
10 incluye una referencia de tensión interna y un circuito de
calibración que comprende en general un diodo zener de 1,2 voltios
D3 de referencia de precisión, por ejemplo un dispositivo LM385BZ,
que abraza una resistencia de 330 Kohm R15, un potenciómetro de 20
Kohm TP1, y una resistencia de 78.7 Kohm R31, que están en serie con
un resistencia de 51 Kohm R12. El circuito de referencia de la
tensión proporciona una tensión de referencia a un circuito
comparador que comprende un amplificador operacional de precisión
U2A, por ejemplo un dispositivo TLC27L9NC de Texas Instruments. Los
9 V.c.c. suministrados por la batería se dividen por medio de una
resistencia de 110 Kohm R9 y una resistencia de 200 Kohm R10 y una
salida al amplificador operacional U2A, el cual puede deshabilitar
el instrumento o la pantalla o ambos cuando la batería llega a caer
por debajo de un nivel especificado.
El instrumento de la presente invención funciona
con una intensidad relativamente baja, y está energizado por
baterías, las cuales tienen una duración útil relativamente larga y
su cambio es barato. El instrumento esta formado de preferencia, en
general, por componentes de estado sólido y circuitos integrados,
por ejemplo el circuito U3 del convertidor A/D y, por lo tanto, no
requiere una calibración repetida para compensar las variaciones de
temperatura y la reducciones de la energía disponible en la batería
como sí pasa con los instrumentos accionados con el tubo de vacío de
la técnica anterior. Este instrumento es también relativamente
robusto, mecánica y eléctricamente, ligero de peso y se fabrica de
forma económica. Además de medir la resistencia en alcances de
medición relativamente amplios, este instrumento también es
configurable para medir de manera selectiva la tensión y la
intensidad en intervalos relativamente amplios de forma
correspondiente, lo cual incrementa la utilidad general del
mismo.
Claims (14)
1. Un instrumento para medir la resistencia en
aplicaciones de recubrimiento electrostático, este instrumento
comprendiendo:
primero y segundo electrodos (A, B);
un circuito multiplicador del voltaje que tiene
un primer condensador (C25) acoplado al cátodo de un primer diodo
(D8) y al ánodo de un segundo diodo (D11), un segundo condensador
(C24) acoplado al cátodo de un segundo diodo (D11) y al ánodo de un
diodo de salida (D4), una fuente de alimentación de una señal
periódica de baja tensión acoplada al primer condensador (C25) y al
segundo condensador (C24) en paralelo, para aplicar la señal
periódica de baja tensión al primer condensador (C25) y al segundo
condensador (C24) en paralelo;
caracterizado por
un primer inversor (U5B) acoplado en serie con
el segundo condensador (C24) para invertir la señal periódica de
baja tensión aplicada al segundo condensador (C24) en relación con
la señal periódica de baja tensión aplicada al primer condensador
(C25);,
en el que el circuito multiplicador de la
tensión se adapta para multiplicar la señal periódica de baja
tensión hasta una salida de alta tensión entre el ánodo de un
primer diodo (D8) y el cátodo de un diodo de salida (D4),
y la salida de alta tensión del circuito
multiplicador del voltaje se acopla al primero y segundo electrodos
(A, B) para aplicar una tensión de medición de la resistencia al
primero y al segundo electrodos (A, B).
2. El instrumento de la reivindicación 1 que
además comprende de un tercer condensador (C23) acoplado al cátodo
de un tercer diodo (D7) y al ánodo de un cuarto diodo (D10), el
segundo condensador (D24) y el cátodo del segundo diodo (D11)
acoplados al ánodo de un tercer diodo (D7), y a un cuarto
condensador (C22) acoplado en serie al cátodo de un cuarto diodo
(D10) y al ánodo del diodo de salida (D4), el primer inversor (U5B)
acoplado en serie con el l cuarto condensador (C22), la señal
periódica de baja tensión que se aplicada al segundo y cuarto
condensadores (C24, C22) se invierte en relación con la señal
periódica de baja tensión que se aplica al primero y tercer
condensadores (C25, C23).
3. El instrumento de la reivindicación 1 o 2
que además comprende un segundo y un tercer inversores (U5F, U5E)
acoplados en serie al primer condensador (C25).
4. El instrumento de la reivindicación 2 o 3
que además comprende:
un quinto condensador (C21) acoplado al cátodo
de un quinto diodo (D9) y al ánodo de un sexto diodo (D12), el
cuarto condensador (C22) y el cátodo del cuarto diodo (D10)
acoplados al ánodo del quinto diodo (D9);
un sexto condensador (C20) acoplado al cátodo de
un sexto diodo (D12), el quinto condensador (C21) y el cátodo del
quinto diodo (D9) acoplados al ánodo de un sexto diodo (D12);
un séptimo condensador (C19) acoplado al cátodo
de un séptimo diodo (D6), el sexto condensador (C20) y el cátodo del
sexto diodo (D12) acoplados al ánodo de un séptimo diodo (D6);
un octavo condensador (C18) acoplado al cátodo
de un octavo diodo (D5) y al ánodo del diodo de salida (D4), el
séptimo condensador (C19) y el cátodo del séptimo diodo (D6)
acoplados al ánodo de un octavo diodo (D5);
un cuarto inversor (U5A) acoplado en serie al
sexto y octavo condensadores (C20, C18),
la señal periódica de baja tensión, que se
aplica al primero, tercero, quinto y séptimo condensadores (C25,
C23, C21, C19), invertida con relación a la señal periódica de
baja tensión que se aplica al segundo, cuarto, sexto y octavo
condensadores (C24, C22,
C20, C18).
C20, C18).
5. El instrumento de la reivindicación 4 que
además comprende un segundo y un tercer inversores (U5F, U5E)
acoplados en serie al primer y tercer condensadores (C25, C23) y
quinto y sexto inversores (U5C, U5D) acoplados en serie al quinto y
séptimo condensadores (C21, C19).
6. El instrumento de al menos una de las
reivindicaciones precedentes, que además comprende un condensador
de filtración y un circuito regulador de la tensión acoplados en
paralelo a la salida de alta tensión de un multiplicador del voltaje
entre el ánodo del primer diodo (D8) y cátodo del diodo de
salida
(D4).
(D4).
7. El instrumento de al menos una de las
reivindicaciones precedentes, que además comprende un circuito
oscilador que tiene una salida de oscilador que produce una señal
periódica de baja tensión, esta señal periódica de baja tensión
tiene una frecuencia de aproximadamente 15 KHz y un ciclo de
servicio de entre aproximadamente 30 por ciento y aproximadamente 50
por ciento.
8. El instrumento de la reivindicación 7, en
el que la señal periódica de baja tensión procedente de la salida
del oscilador se polariza de forma positiva por medio de una tensión
de c.c.
9. El instrumento de al menos una de las
reivindicaciones precedentes, en el que el primero y el segundo
electrodos (A, B) son, al menos en parte, electrodos concéntricos,
la tensión de medición de la resistencia que se aplica al primero y
segundo electrodos (A, B) es usable para medir la resistencia de las
formulaciones de pintura líquida y la resistencia de la superficie
de los artículos a recubrir por medios electrostáticos.
10. El instrumento de al menos una de
las reivindicaciones precedentes, que además comprende un
convertidor A/D que tiene entradas diferenciales acopladas al
primero y al segundo electrodos (A, B) por medio de de una red
divisora, el convertidor A/D incluyendo una salida de oscilador,
para suministrar la señal periódica de baja tensión, y un
interruptor analógico bidireccional acoplado en serie entre la
salida del oscilador del convertidor A/D y el primero y segundo
condensadores (C25, C24).
11. El instrumento de la
reivindicación 10 que además comprende de un dispositivo de
visualización (DS1) acoplado a y accionado por un convertidor A/D,
con lo que el dispositivo de visualización (DS1) presenta los
resultados de la medición de la resistencia basados en una señal de
entrada a las entradas diferenciales del convertidor A/D.
12. El instrumento de
la reivindicación 10 u 11 que además comprende un circuito de
medición de la tensión conmutable entre el primer y el segundo
electrodos (A, B) y las entradas diferenciales del convertidor A/D
para medir la tensión aplicada al primer y segundo electrodos (A,
B).
13. El instrumento de al menos una
de las reivindicaciones 10 a 12, que además comprende un circuito de
medición de la intensidad conmutable entre el primero y el segundo
electrodos (A, B) y las entradas diferenciales del convertidor A/D
para medir la intensi-
dad aplicada al primer y al segundo electrodos (A, B).
dad aplicada al primer y al segundo electrodos (A, B).
14. El instrumento de al menos una de las
reivindicaciones precedentes, que además comprende un interruptor
multiposicional para acoplar uno de los primero y segundo electrodos
(A, B) a una pluralidad de correspondientes resistencias de
escalamiento de medición de la resistencia.
Applications Claiming Priority (2)
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