ES2268304T3 - Metodo de supervision de un contacto electrico. - Google Patents
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Abstract
Método de supervisar el estado de un contacto eléctrico (11) presente en un circuito de carga (2), en el que una señal de salida (23) es generada por medios de detección (4) presentes en un circuito de supervisión (1) conectado también a dicho contacto (11), y en el que el valor lógico de la señal de salida (23) cambia dependiendo de si el contacto (11) está abierto o cerrado, caracterizado porque se aplica un voltaje a los medios de detección (4) mediante una alimentación de voltaje separada (acopladores optoelectrónicos 2, 3) del circuito de supervisión (1).
Description
Método de supervisión de un contacto
eléctrico.
El invento se refiere a un método de supervisión
del estado de un contacto eléctrico presente en un circuito de carga
y a un circuito de supervisión.
En sistemas críticos de seguridad, ha de
supervisarse el estado (abierto o cerrado) de todo tipo de contactos
eléctricos (por ejemplo, los contactos de un relé) con el fin de
detectar fallos. En la técnica anterior se utilizan relés
especiales, por ejemplo relés con contactos guiados, que permiten
detectar cualquier fallo de los contactos mediante la supervisión de
los contactos correspondientes.
De acuerdo con el documento US 5.031.110, un
sistema de distribución de energía eléctrica incluye tres
conductores de un sector de línea de corriente trifásica protegido
por un relé de protección. El relé protector vigila la intensidad en
el conductor a través de un perceptor de intensidad y el voltaje
mediante transformadores de potencial. Si las condiciones detectadas
satisfacen criterios predeterminados, el relé protector excita una
bobina de un relé de disparo que tiene un contacto que, cuando está
cerrado, proporciona corriente para una batería de puesto a la
bobina del disyuntor que abre un contacto para interrumpir el paso
de corriente por el conductor. El estado del contacto, que
constituye una indicación del estado del disyuntor, es vigilado por
el monitor de actividad de los contactos.
El objeto de este invento es proporcionar un
método y un circuito para supervisar el estado de un contacto
eléctrico previsto en un circuito de carga.
Este objeto se consigue merced a un método de
acuerdo con la reivindicación 1. Siempre que el contacto supervisado
esté cerrado, por él pasa una corriente y, también, por el circuito
de carga y por el circuito de supervisión. Si por el circuito de
supervisión circula una corriente, los medios de detección generan
una primera señal de salida correspondiente a un primer valor
lógico. Si el contacto se abre y, en consecuencia, deja de circular
corriente por el circuito de carga y por el circuito de supervisión,
los medios de detección generan una segunda señal de salida
correspondiente a un segundo valor lógico. La señal de salida del
circuito de supervisión puede utilizarse, por tanto, para vigilar el
estado del contacto eléctrico supervisado. Si el estado del contacto
eléctrico cambia, cambia la señal de salida. En otras palabras, cada
valor de señal de la señal de salida corresponde a un estado del
contacto eléctrico. El circuito de supervisión permite el uso de
relés comerciales, baratos, en aplicaciones críticas de
seguridad.
Es particularmente ventajoso que el valor lógico
de la señal de salida sea "alto" si el contacto está cerrado y
"bajo" si el contacto está abierto. Los valores lógicos
generados en la salida del circuito de supervisión pueden utilizarse
en unidades de evaluación que supervisen varios contactos
eléctricos.
En una variante preferida del método, se aplica
un primer voltaje a la entrada de los medios de detección con el fin
de generar un primer valor de señal de la señal de salida cuando no
circula corriente por el contacto supervisado, reduciéndose el
primer voltaje a un segundo valor de voltaje más bajo si pasa
corriente por el contacto supervisado, a fin de generar un valor de
señal diferente de la señal de salida. La reducción del voltaje
puede conseguirse proporcionando un diodo en el circuito de
supervisión. Si el contacto supervisado está abierto, no pasa
corriente por el diodo. Por el contrario, si el contacto supervisado
está cerrado, pasa una corriente por el diodo y por el contacto
supervisado, haciendo así que el primer voltaje disminuya hasta el
segundo valor del voltaje. El cambio de voltaje es detectado por los
medios de detección y la señal de salida es cambiada en
consecuencia. Este método permite detectar el estado del contacto
supervisado sin consumir energía del circuito de carga.
Si la corriente de carga que pasa por el
contacto está rectificada, el circuito de supervisión puede
utilizarse tanto con un circuito de carga que funcione con corriente
continua como con un circuito de carga que funcione con corriente
alterna. Es posible, también, diseñar el circuito de supervisión de
tal manera que no tenga lugar realimentación del circuito de carga
al circuito de supervisión ni al contrario. Además, si el circuito
de carga es hecho funcionar con corriente continua, no es necesario
tomar precauciones al conectar el circuito de supervisión al
circuito de carga porque el rectificador garantiza que la corriente
que circule por el contacto supervisado lo hará, siempre, en la
dirección correcta.
El objeto se consigue, también, merced a un
circuito de supervisión para vigilar el estado de un contacto
eléctrico de un circuito de carga, de acuerdo con la reivindicación
5. Un circuito de supervisión de esta clase puede diseñarse con un
bajo consumo de energía y prácticamente sin realimentación entre el
circuito de supervisión y el circuito de carga. El circuito de
supervisión permite vigilar un contacto libre de potencial sin
consumir energía del circuito de carga.
En una realización preferida, el circuito de
supervisión comprende, también, un diodo que está conectado en serie
con el contacto supervisado para reducir el voltaje si circula
corriente por el diodo y por el contacto supervisado. El cambio de
voltaje hace que cambie la señal de salida de los medios de
detección. El uso de una alimentación de voltaje separada en el
circuito de supervisión garantiza que no se consume energía del
circuito de carga.
La alimentación de voltaje puede ser
proporcionada, de forma particularmente fácil, por dos acopladores
optoelectrónicos conectados en serie. Los dos acopladores
optoelectrónicos son alimentados con una corriente de control a
través de una alimentación de voltaje separada. Así, se crea un
voltaje de unos 0,7 V entre la base y el emisor de cada acoplador
optoelectrónico. De este modo, con los dos acopladores
optoelectrónicos conectados en serie, se crea un voltaje de 1,4 V,
aproximadamente. Los acopladores optoelectrónicos se utilizan como
una célula fotoeléctrica controlada. Generan un voltaje de control
independiente del voltaje del circuito de carga. Alternativamente,
como alimentación de voltaje pueden utilizarse circuitos integrados
específicos.
En otra realización preferida del invento, los
medios de detección comprenden un acoplador optoelectrónico. Un
acoplador optoelectrónico es muy sensible al cambio de voltaje en su
entrada. Un cambio relativamente pequeño del voltaje de entrada
provoca un cambio de la salida del circuito de supervisión. En
particular, si el contacto supervisado está cerrado, una corriente
de control pasa por un diodo y, así, el voltaje en el tercer
acoplador optoelectrónico disminuye, lo que ahora bloquea la salida
correspondiente. El uso de un acoplador optoelectrónico como medio
de detección tiene la ventaja, además, de que el contacto puede ser
supervisado dinámicamente, es decir, un cambio del estado del
contacto es detectado en forma inmediata. En general, el uso de
acopladores optoelectrónicos tiene la ventaja de que componentes
diferentes pueden estar a potenciales diferentes. Así, el lado de
entrada de los acopladores optoelectrónicos que forman la fuente de
alimentación puede estar a un potencial diferente que el circuito de
supervisión y de carga y el lado de salida del tercer acoplador
optoelectrónico pues estar, incluso, a un potencial diferente.
Si el circuito de carga comprende un circuito
rectificador, en particular un rectificador Graetz, para conectar la
fuente de alimentación de carga al contacto supervisado, el circuito
de supervisión de acuerdo con el invento puede utilizarse tanto si
en el circuito de carga circula una corriente alterna como si
circula una corriente continua ya que, debido al rectificador, la
corriente que pasa por el contacto supervisado siempre circula en la
misma dirección. El uso de un rectificador Graetz también impide la
realimentación del circuito de carga al circuito de supervisión.
Otras ventajas pueden deducirse a partir de la
descripción y de los dibujos adjuntos. Las características
mencionadas en lo que antecede y en lo que sigue, pueden utilizarse
de acuerdo con el invento, individual o colectivamente en cualquier
combinación. Las realizaciones mencionadas no han de tomarse como
una exposición exhaustiva sino con carácter ilustrativo para la
descripción del invento.
El invento se muestra en los dibujos.
La Fig. 1 muestra un dibujo del circuito de
supervisión y de carga y el contacto a supervisar;
la Fig. 2 representa la salida de un
osciloscopio para ilustrar el funcionamiento del circuito de
supervisión.
En el lado izquierdo de la Fig. 1, se muestra un
circuito de supervisión 1 que comprende una alimentación de voltaje
constituida por dos acopladores optoelectrónicos 2, 3, conectados en
serie y los medios de detección 4 conectados en paralelo con la
fuente de alimentación. Los acopladores optoelectrónicos 2, 3 son
alimentados con una corriente de control por la fuente de
alimentación 5 a través de una resistencia 6. Los acopladores
optoelectrónicos 2, 3 generan un voltaje en su unión
base-emisor de 0,7 V, respectivamente. Los
acopladores optoelectrónicos 2, 3 conectados en serie constituyen,
así, una fuente de energía para los medios de detección 4 provistos
de un acoplador optoelectrónico 7. La capacidad 8 amortigua el
voltaje de corriente continua alimentado por los acopladores
optoelectrónicos 2, 3. La fuente de alimentación formada por los
acopladores optoelectrónicos 2, 3 es sumamente resistiva. El diodo
del acoplador optoelectrónico 7 está conectado en paralelo con los
transistores de los acopladores optoelectrónicos 2, 3. El fotodiodo
del acoplador optoelectrónico 7 estabiliza el voltaje. La salida del
acoplador optoelectrónico 7 está conectada a una fuente 5a de
voltaje mediante una resistencia 9. Si todo el voltaje generado por
el acoplador optoelectrónico 2, 3 es alimentado a la entrada de los
medios de detección 4, la salida del acoplador optoelectrónico 7 es
hecha disminuir hasta 0 V. Por tanto, la señal de salida en la
puerta de salida E adopta el valor lógico "bajo". En el
circuito de supervisión 1 también está previsto un diodo 10
conectado en serie con un contacto 11 a supervisar. Si el contacto
11 está en estado abierto, no pasa corriente por el diodo 10. Tan
pronto como se cierra el contacto 11, circula corriente por el diodo
10, disminuyendo por tanto el voltaje alimentado a las puertas de
entrada de los medios de detección 4. Una reducción del voltaje en
la entrada de los medios de detección hace que el acoplador
optoelectrónico 7 se desconecte y que la señal de salida E adopte el
valor lógico "alto". En el lado derecho de la Fig. 1, se
muestra un circuito de carga 12 que comprende un generador de
corriente 13 que genera una corriente alterna. Además, comprende una
resistencia de carga 14 conectada al contacto 11 a supervisar a
través de un circuito rectificador 15, en particular un rectificador
Graetz. El rectificador 15 garantiza que la corriente que circula
por el contacto 11 lo hace, siempre, en la misma dirección. Así,
puede utilizarse el circuito de supervisión 1 con un circuito de
carga que funcione tanto con corriente alterna como con corriente
continua. El rectificador 15 y el diodo 10 evitan cualquier
realimentación desde el circuito de carga al circuito de supervisión
1. El contacto 11 supervisado es parte de un relé 16 que puede
formar parte, a su vez, de una aplicación crítica de seguridad.
En la Fig. 2, la señal superior 20 corresponde a
la señal A en la entrada del relé 16 de la Fig. 1, lo que quiere
decir que, en funcionamiento normal, el relé es obligado a cambiar,
por ejemplo a cerrar el contacto 11, si el valor lógico de la señal
A es "alto". La señal 21 corresponde al voltaje entre los
puntos B y C en la Fig. 1. Debido al rectificador 15, se obtiene una
señal 21 rectificada si el contacto 11 está en posición abierta. Sin
embargo, si el contacto 11 está cerrado, los puntos B y C están al
mismo potencial y, por tanto, la señal disminuye hasta 0. La señal
22 corresponde al voltaje presente entre los puntos D y C en la Fig.
1 y, por tanto, al voltaje aplicado a los medios de detección 4. La
señal 23 corresponde a la salida del circuito de supervisión 1 en el
punto E. Un primer marcador 24 está situado en una posición en la
que la señal 20 adopta un estado bajo. Esto indica que, en
funcionamiento normal, el contacto 11 debe estar abierto. En
consecuencia, en este estado entre los puntos B y C hay un voltaje
rectificado (véase la señal 21). El voltaje completo generado por
los acopladores optoelectrónicos 2, 3 es aplicado a la entrada del
acoplador optoelectrónico 7. Por tanto, la señal en la salida E
tiene el valor lógico "bajo". Mediante el marcador 25 se
ilustra otra situación. Un voltaje elevado o el valor lógico
"alto" es aplicado al relé 16. Esto hace que el contacto 11 se
cierre y que, en consecuencia, el voltaje entre B y C se reduzca a
0. Esto indica, también, que en el diodo 10 está circulando una
corriente, reduciéndose así el voltaje aplicado a la entrada del
acoplador optoelectrónico 7 (señal 22).
Esta reducción de voltaje en la entrada del
acoplador optoelectrónico 7 tiene como consecuencia la desconexión
en la salida del acoplador optoelectrónico 7 y, por tanto, que la
señal en la salida E aumente hasta su valor lógico "alto". Así,
supervisando el estado del contacto eléctrico mediante el circuito
de supervisión, se vigila el funcionamiento del relé. Se puede
detectar si cambia el estado del contacto eléctrico de acuerdo con
un cambio de la señal A.
En un método de supervisar el estado de un
contacto eléctrico 11 presente en un circuito de carga 12, una señal
de salida 23 es generada por medios de detección 4 presentes en el
circuito de supervisión 1, conectado también a dicho contacto 11. La
señal de salida 23 cambia dependiendo de si el contacto 11 está
abierto o cerrado. Así, puede vigilarse el estado del contacto
eléctrico 11.
Claims (9)
1. Método de supervisar el estado de un contacto
eléctrico (11) presente en un circuito de carga (2), en el que una
señal de salida (23) es generada por medios de detección (4)
presentes en un circuito de supervisión (1) conectado también a
dicho contacto (11), y en el que el valor lógico de la señal de
salida (23) cambia dependiendo de si el contacto (11) está abierto o
cerrado, caracterizado porque se aplica un voltaje a los
medios de detección (4) mediante una alimentación de voltaje
separada (acopladores optoelectrónicos 2, 3) del circuito de
supervisión (1).
2. Método de acuerdo con la reivindicación 1,
caracterizado porque el valor lógico de la señal de salida
(23) es "alto" si el contacto (11) está cerrado y "bajo"
si el contacto (11) está abierto.
3. Método de acuerdo con la reivindicación 1,
caracterizado porque un primer voltaje aplicado a la entrada
de los medios de detección (4) para generar un primer valor de señal
de la señal de salida (23) cuando no circula corriente por el
contacto (11) supervisado, se reduce a un segundo valor de voltaje
inferior si circula corriente por el contacto (11) supervisado, para
generar un valor de señal diferente de la señal de salida (23).
4. Método de acuerdo con la reivindicación 1,
caracterizado porque la corriente de carga que circula por el
contacto (11) está rectificada.
5. Circuito de supervisión (1) para vigilar el
estado de un contacto eléctrico (11) de un circuito de carga (12),
comprendiendo dicho circuito de supervisión (1) medios de detección
(4) que generan una señal de salida (23), en el que el contacto (11)
a supervisar está conectado al circuito de supervisión (1), y la
señal de salida (23) es alterada si cambia el estado del contacto
(11), caracterizado porque el circuito de supervisión (1)
comprende su propia alimentación de voltaje (acopladores
optoelectrónicos 2, 3) que aplican un voltaje a los medios de
detección (4).
6. Circuito de supervisión de acuerdo con la
reivindicación 5, caracterizado porque el circuito de
supervisión (11) comprende, también, un diodo (10) que está
conectado en serie con el contacto (11) supervisado, para reducir el
voltaje si circula corriente por el diodo (10) y por el contacto
(11) supervisado.
7. Circuito de supervisión de acuerdo con la
reivindicación 6, caracterizado porque la alimentación de
voltaje se realiza mediante dos acopladores optoelectrónicos (2, 3)
conectados en serie.
8. Circuito de supervisión de acuerdo con la
reivindicación 5, caracterizado porque los medios de
detección (4) comprenden un acoplador optoelectrónico (7).
9. Circuito de supervisión de acuerdo con la
reivindicación 5, caracterizado porque el circuito de carga
(12) comprende un circuito rectificador (15), en particular un
rectificador Graetz, para conectar la alimentación de corriente de
carga (13) al contacto (11) supervisado.
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