ES2311388A1 - Aparato elevador y metodo con sistema para determinar posicion y/o velocidad. - Google Patents
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Abstract
Aparato elevador y método con sistema para determinar posición y/o velocidad, que permite determinar, con una elevada precisión, la distancia y/o la velocidad relativa de una cabina (20) desplazable por un hueco (23), mediante medios de transmisión (5) de una señal de banda ultra ancha que transmiten una señal transmitida (18) hacia un reflector (26), que refleja dicha señal para su recepción en una antena, permitiendo determinar el tiempo transcurrido entre la emisión y la recepción de cada pulso de la señal, y determinar así la distancia y la posición de la cabina (20) en el hueco (23) del ascensor.
Description
Aparato elevador y método con sistema para
determinar posición y/o velocidad.
Un primer aspecto de la presente invención se
refiere a un aparato elevador con sistema para determinar posición
y/o velocidad, y un segundo aspecto de la invención se refiere a un
método para determinar posición y/o velocidad de un aparato
elevador, teniendo aplicación, dichos dos aspectos, en la industria
de la elevación, y de manera preferente en el ámbito de los
ascensores para la determinación absoluta de la posición y/o la
velocidad de al menos una cabina de ascensor, tanto en situación de
parada como en situación de movimiento, con un elevado grado de
precisión y fiabilidad.
En la actualidad en el sector de la elevación se
plantea la necesidad de disponer de medios para la detección y
determinación tanto de la posición como de la velocidad de las
cabinas de ascensor que se desplazan en el interior de un hueco de
ascensor, de forma que un control del ascensor pueda disponer de
información relativa a la posición y la velocidad de desplazamiento
que tiene la cabina en todo instante.
Estos datos son necesarios para el control con
el objeto de que dicho control pueda determinar, o bien decidir,
una secuencia de órdenes u operaciones para cuya determinación está
configurado. Pues bien dicha información es utilizada por el control
del ascensor para tomar dichas decisiones, habitualmente durante el
funcionamiento del ascensor.
Entre las operaciones que el control determina o
calcula, es decir, las decisiones que tiene que tomar el control,
y que requieren considerar la posición y la velocidad de una
cabina, pueden destacarse operaciones como una detención de cabina,
un cambio de velocidad en determinados puntos del recorrido, la
detección de puntos finales del recorrido tanto en subida como en
bajada, asignar un orden de atención de llamadas de piso,
determinar la velocidad de cabina a lo largo de un desplazamiento o
bien una apertura o cierre de puertas únicamente en determinados
puntos permitidos del recorrido. Todas estas decisiones se producen
durante un funcionamiento normal del ascensor, durante su
instalación y también durante la realización de operaciones de
mantenimiento. Por ejemplo, cuando un ascensor está en situación de
parada se requiere conocer la posición de la cabina para que el
control pueda determinar, de acuerdo con su configuración, las
características del próximo movimiento.
En el sector de la elevación existen diversos
tipos de dispositivos configurados para detectar la posición y la
velocidad de la cabina de un ascensor.
Uno de estos tipos comprende una pluralidad de
marcas de referencia a lo largo del hueco, situadas habitualmente
en las guías, de manera que dichas marcas de referencia son
detectadas durante el movimiento del ascensor por medios lectores
que son solidarios a la cabina. El inconveniente que este tipo de
dispositivos presenta es que el control del ascensor únicamente
dispone de información referente a la posición de la cabina en una
zona entre dos marcas, pero no puede saber la posición exacta de la
cabina en el hueco cuando la cabina se encuentra en una posición
entre las dos marcas. Con el objeto de solventar este inconveniente
se conoce la disposición de cintas perforadas que recorren todo el
hueco de forma que cuando se desplaza la cabina el lector asociado
está configurado para determinar el desplazamiento efectuado por la
cabina, si bien resulta un sistema complejo, que tiene poca
precisión y un elevado coste.
Por otro lado cuando se requiere una mayor
precisión en la determinación de la posición exacta de la cabina a
lo largo de su recorrido se utiliza otro tipo de dispositivos que
comprende un encoder, pudiendo estar situados dichos dispositivos
en diversos puntos de la instalación, permitiendo la detectar los
movimientos de la cabina y determinar su posición. Por ejemplo, uno
de estos dispositivos comprende una guía dentada situada lo largo
del hueco del ascensor que lleva conectada mecánicamente un encoder
absoluto, formado por diversos discos codificados configurados para
ser leídos de forma óptica, tal y como se describe en la solicitud
de Patente PCT Nº. WO 01/83349.
Con el objeto de reducir el número de elementos
que es necesario disponer en el hueco en los dispositivos
destinados a determinar la posición y velocidad de una cabina de
ascensor, y por lo tanto reducir sus costes sin rebajar su
precisión, los últimos avances comprenden diversos dispositivos
alternativos a los anteriormente expuestos.
Uno de estos dispositivo alternativos comprende
una guía de ondas que utiliza un material magnetostrictivo. El
dispositivo comprende un sensor de línea de retardo formado por un
hilo o una cinta de material magnetostrictivo, medios de
transmisión y medios de recepción. Los medios de transmisión
producen una variación del campo magnético mediante un pulso
eléctrico que, por efecto de acoplamiento magnetoelástico, genera
una onda elástica en el hilo magnetostrictivo que se propaga a
través del hilo, siendo detectada por los medios de recepción, que
calculan la posición de la cabina en función del tiempo
transcurrido entre la recepción y la generación del pulso.
Otro tipo de dispositivos comprende guías de
ondas que utilizan ultrasonidos, para lo cual requieren dos
transductores situados en los extremos del hueco. De acuerdo con el
desfase de la señal recibida en los extremos del conductor se
calcula la distancia a la que está un emisor. La recepción de la
señal en ambos extremos del conductor se suele realizar mediante
elementos piezoeléctricos, inductivos o capacitivos. El principal
inconveniente que presenta este tipo de dispositivos es que se
producen grandes errores en la medida efectuada, sobre todo en el
caso de que la longitud del hilo varíe por efecto de la
temperatura.
En la Patente Estadounidense Nº. US 5,736,695 se
describe un dispositivo que permite medir los tiempos
transcurridos entre el envío de una señal acústica, a través de un
hilo conductor de la señal, y la recepción de dicha señal acústica
por dos transductores situados en los extremos del hilo. Mediante
este dispositivo no es necesario compensar continuamente el sistema
debido a los cambios de las condiciones del entorno, tal y como
sucede en el caso de una propagación ultrasónica a través del aire.
El inconveniente que presenta este tipo de dispositivos es que
tienen una escasa resolución temporal, es decir, durante el
intervalo de tiempo entre dos pulsos el ascensor puede recorrer
distancias muy superiores a las necesarias para garantizar
resoluciones del orden de 1 mm, debido a que el intervalo entre la
generación de dos señales es siempre mayor que el tiempo empleado
por la señal en recorrer toda la longitud del hilo. Las señales
detectadas son utilizadas para detener dos contadores que están
sincronizados con una señal de reloj cuya frecuencia ha de ser
selecciona en función de la resolución requerida, aspecto que añade
bastante complejidad al dispositivo.
Con relación al dispositivo descrito en el
párrafo anterior, la Patente Estadounidense Nº. US 6,366,532
describe un dispositivo que adicionalmente comprende una señal de
calibración con el objeto de compensar las variaciones producidas
por parámetros ambientales, como por ejemplo la temperatura o el
estiramiento del hilo. Para ello en un extremo del hilo donde se
encuentra uno de los elementos receptores, se añade un elemento de
generación de pulsos de calibración. El dispositivo genera un pulso
de sincronización, y a continuación lanza una serie de impulsos
sobre los que se efectúa una estimación de la posición. El
inconveniente que presenta este dispositivo es su elevado coste y
complejidad, dado que en grandes distancias y con la cabina en
movimiento, no se puede esperar a que el pulso llegue para lanzar
el siguiente, por lo que el dispositivo no tiene suficiente
rapidez. Además, cuando la cabina está en situación de parada,
debido a los rebotes de la señal acústica en determinadas
situaciones, se producen problemas en la determinación de la
posición.
La Patente Estadounidense Nº. US 5,883,345
describe un sistema para medir distancias a través de un emisor
situado en un elemento móvil y dos receptores ubicados en ambos
extremos de un hilo, permitiendo calcular las distancias entre el
emisor y cada uno de los receptores por separado para, a
continuación, reescalarlas en función de la distancia total
obtenida. El principal inconveniente que tiene este sistema es que
en el caso de que la longitud del hilo varíe, por ejemplo como
consecuencia del efecto de la temperatura, se producen errores en
la medida obtenida. Además, este sistema sólo obtiene información
de posición a partir de la diferencia de los dos tiempos de
recepción, por lo que un desplazamiento accidental de uno de los
receptores o un cambio en la longitud del hilo produce errores que
no son detectados por el sistema.
En la solicitud de Patente PCT Nº. WO 03/043920
se describe un sistema que permite solucionar los problemas de
resolución temporal que tienen los dispositivos que introducen
pulsos de sincronización distanciados en el tiempo, diferentes a
los pulsos de medición, en los que el intervalo entre dos pulsos de
sincronización es mayor que el tiempo de propagación entre los dos
extremos del recorrido. Dichos problemas se producen como
consecuencia de que la asociación de los pulsos de recepción con
los correspondientes de transmisión sólo es posible después de la
llegada de los correspondientes pulsos de sincronización, por lo
que las reflexiones provocan interacciones entre los pulsos y por
lo tanto producen distorsiones en los mismos. El sistema descrito
en la solicitud de Patente PCT Nº. WO 03/043920 envía pulsos con
una cadencia elevada, generando una secuencia de pulsos en la que
el intervalo de tiempo entre sucesivos pulsos es diferente y el
periodo de duración de la secuencia de pulsos es mayor que el
máximo tiempo de propagación entre el emisor y el receptor. El
principal inconveniente que tiene este sistema es que se produce
una atenuación de la señal acústica, que puede llegar a ser de
hasta un 50% en distancias de 130 m, debido a la imanación
remanente del hilo como consecuencia del campo aplicado para crear
la señal acústica.
En la solicitud de Patente Estadounidense Nº.
US 2003006101 se describe un dispositivo para la detección de
posición, que soluciona el inconveniente de la atenuación de la
señal acústica que tiene el sistema descrito en el párrafo
anterior. El dispositivo se basa en aplicar un campo opuesto al
aplicado para la generación de la señal acústica para compensar la
imanación remanente. Asimismo el dispositivo genera un determinado
número de señales acústicas de compensación que están en contrafase
con respecto a las señales originales, lo que añade una
considerable complejidad al dispositivo.
Por otro lado resultan igualmente conocidos
dispositivos que comprenden el tratamiento de una señal de láser,
como por ejemplo el descrito en la Patente Estadounidense Nº. US
6,437,315, en la que se describe un sistema para determinar la
posición de ascensores mediante una señal de láser cuyo haz se
modula a dos frecuencias, obteniéndose con una de ellas una medida
aproximada de la posición de la cabina del ascensor y con la otra
una medida precisa de dicha posición. El principal inconveniente de
este sistema es que utiliza varias frecuencias, por lo que necesita
mucho tiempo para determinar la posición. Este sistema es conocido
como láser-SPPT, e incluso en el caso de utilizar
dos frecuencias el sistema no es lo suficientemente rápido cuando
el ascensor está en movimiento.
En la Patente Estadounidense Nº. US 4,880,082 se
describe un método para determinar la posición de un ascensor
mediante un contador de pulsos que indica la velocidad del ascensor
y la detección de los pisos. Para ello se utiliza un acelerómetro
ubicado en la cabina del ascensor que proporciona una serie de
pulsos que indican la posición del ascensor y su velocidad. Una
desventaja que tiene este método es que requiere la utilización de
identificadores de zona de pisos o puertas, además de que no es un
sistema de posición absoluto.
En las Patentes Estadounidenses Nº. US 6,435,315
y US 6,612,403 se describen sistemas de posicionamiento absoluto
para ascensores que están basados en un raíl marcado con códigos
legibles por métodos ópticos, que consisten en fotorreceptores o
bien cámaras tipo CCD o CMOS. Los códigos son analizados utilizando
técnicas de reconocimiento de caracteres. El inconveniente que
tienen estos sistemas es que para no tener problemas de resolución
requieren dos cámaras separadas de una distancia fija, de forma que
la medida realizada por una de las cámaras con respecto a la otra,
denominada cámara de referencia, difiere de los valores de
calibración correspondientes a la separación fija entre las
cámaras.
Por último, existen dispositivos de elevada
complejidad y coste, como por ejemplo el descrito en la solicitud
de Patente PCT. Nº. WO 2004013576, donde se describe un sistema de
posicionamiento absoluto basado en una cinta o cilindro magnético
codificado y una cabeza lectora de dichos códigos. La codificación
se realiza sobre la base de dos polaridades, y el dispositivo
utiliza una única banda de codificación. Además, el dispositivo
requiere una unidad electrónica para el tratamiento e
interpretación de los códigos.
Un primer aspecto de la presente invención se
refiere a un aparato elevador con sistema para determinar posición
y/o velocidad, basado en el principio de funcionamiento de un
radar, es decir que determina la posición y/o la velocidad de
objetos mediante radiaciones electromagnéticas.
La radiación electromagnética es una combinación
de campos eléctricos y campos magnéticos oscilantes que son
perpendiculares entre sí y se propagan a través del espacio
transportando energía, sin necesidad de un medio para su
propagación, es decir, que pueden propagarse en el vacío.
Tal y como teorizó Maxwell, la radiación
electromagnética se fundamenta en que un campo eléctrico variable
en el tiempo genera un campo magnético, y viceversa, siendo su
velocidad de propagación en el vacío la velocidad de la luz, es
decir, 299.792 Km/s, y su dirección de propagación perpendicular a
las oscilaciones del campo eléctrico y magnético, que a su vez son
perpendiculares entre sí. La radiación electromagnética tiene
aplicaciones y manifestaciones en función de su longitud de onda,
desde la luz del espectro visible hasta ondas de radio o TV, es
decir, televisión, de forma que el rango completo de longitudes de
onda es conocido como espectro electromagnético.
Las ondas de radio, también denominadas ondas
herzianas, son ondas electromagnéticas de menor frecuencia, es
decir de mayor longitud de onda, y menor energía que las ondas del
espectro visible. Las ondas de radio se generan alimentando una
antena con una corriente alterna. Cuando una antena conduce
corriente alterna la radiación electromagnética se propaga en la
misma frecuencia que la corriente. Asimismo cuando una radiación
electromagnética incide en un conductor eléctrico, los electrones
de la superficie oscilan, generándose una corriente alterna cuya
frecuencia coincide con la de la radiación incidente. Este fenómeno
es el que permite que las antenas puedan actuar como emisores o
receptores de radiación electromagnética.
Un tipo de ondas de radio son las señales de
radiofrecuencia de banda ultra ancha, conocidas por sus siglas en
inglés UWB (ultrawideband), en adelante señales UWB. Dichas
señales UWB son señales de radio que comprenden pulsos cortos, cuya
duración es habitualmente del orden de un nanosegundo, y baja
potencia.
La Comisión Federal de Comunicaciones de los
Estados Unidos, en inglés Federal Communications Commission
(FCC), define una señal UWB como una transmisión desde una antena
en la que el ancho de banda de frecuencias de la señal emitida es
al menos el 20% del valor de una frecuencia central de dicha señal,
o bien dicho ancho de banda tiene un valor no inferior a 500
MHz.
El ancho de banda de una señal UWB es la banda
de frecuencias en la que están las frecuencias cuya energía está 10
dB por debajo de la energía más alta. Además, considerando los
límites superior e inferior del ancho de banda de una señal UWB
como f_{H} y f_{L} respectivamente, se define el ancho de banda
fraccional como la relación
2 (f_{H}-f_{L}) / (f_{H}+f_{L}).
2 (f_{H}-f_{L}) / (f_{H}+f_{L}).
Así, otra definición de una señal UWB es que
tiene que tener al menos una de las siguientes características, un
ancho de banda fraccional superior o igual a 0,02, o bien un ancho
de banda superior o igual a 500 MHz.
La técnica más común para generar señales UWB es
transmitir pulsos cuya duración está en un rango entre varios
cientos de picosegundos y varias unidades de nanosegundos, por lo
que el ancho de banda de la señal transmitida resultante está en un
orden de magnitud de varios GHz.
Las señales UWB utilizan una potencia muy baja y
señales de pulsos cortos por lo que una de sus principales
aplicaciones es transferir datos o información en un extenso rango
de frecuencias de manera inalámbrica. Habitualmente las señales UWB
proporcionan un ancho de banda que permite una transmisión de datos
en un rango de varios cientos de Mbps (Mega bits por segundo),
pudiendo llegar a alcanzar un orden de varios Gbps.
La aprobación por parte de Comisión Federal de
Comunicaciones de los Estados Unidos (FCC), en febrero de
2002, del uso comercial de señales UWB debido a bajo riesgo para
producir interferencias propició la utilización de este tipo de
señales en redes de sistemas multimedia para el hogar, permitiendo
conexiones seguras sin cables entre dispositivos de alta definición
sin interferencias con otros dispositivos inalámbricos, debido a
la combinación de las características de las señales UWB, es decir,
un amplio espectro y pulsos muy cortos de baja potencia.
Otras aplicaciones conocidas de las señales UWB
están relacionadas con el principio de funcionamiento del radar,
como por ejemplo en el ámbito de la prospección geológica para la
obtención de dispositivos que operan en contacto con el suelo con
el propósito de detectar u obtener imágenes de objetos enterrados,
y en el sector de automoción para detectar la posición y el
movimiento de objetos en las inmediaciones de un vehículo,
permitiendo evitar una colisión así como activar el airbag.
Una aplicación de las ondas de radio es el
radar, que es un acrónimo que proviene del inglés RAdio
Detecting And Ranging, que significa detección y localización
por radio. El radar permite medir distancias mediante ondas
radioeléctricas, y se fundamenta en la medición del tiempo que tarda
en volver un impulso de radiofrecuencia que enviado por el radar,
una vez reflejado en un objeto cuya posición y/o velocidad se
quiere determinar. La velocidad de propagación de las ondas
radioeléctricas es la velocidad de la luz, por lo que a partir
dicho tiempo de retorno de un impulso, puede calcularse fácilmente
la distancia a la que se encuentra el objeto. Con relación a la
dirección en la que se halla el objeto, se determina mediante el
uso de antenas directivas, comúnmente denominadas antenas
parabólicas, que pueden orientarse fácilmente hacia un ángulo
reducido.
De acuerdo con la presente invención se utilizan
señales UWB para determinar la posición y/o la velocidad de una
cabina de ascensor, según el principio de funcionamiento del radar,
anteriormente expuesto.
De este modo la invención permite establecer la
posición de un objeto, respecto a un punto de referencia, mediante
la transmisión de una señal UWB entre el punto de referencia y el
objeto, y la recepción de dicha señal en un punto conocido. Dado
que las señales UWB viajan a la velocidad de la luz, la distancia
entre el objeto y el punto de referencia se calcula a partir del
tiempo, comúnmente denominado tiempo de vuelo, que precisa un pulso
para viajar o trasladarse entre el objeto y el punto de referencia.
Para que cálculo del dicho tiempo sea correcto, el objeto y los
medios de recepción de los pulsos UWB tienen que tener señales de
sincronización, preferentemente señales de reloj.
El sistema para determinar posición y/o
velocidad de la invención, incorporado en un aparato elevador
permite varias aplicaciones, además de controlar la posición y la
velocidad de desplazamiento de al menos una cabina del ascensor,
como por ejemplo determinar la proximidad de los extremos del
hueco, detectar obstáculos, controlar sobrevelocidad, y utilizarse
como dispositivo anticolisión en el caso de doble cabina con
movimiento independiente situadas en un mismo hueco de
ascensor.
La invención se refiere a un sistema de
transmisión de señales de ancho de banda frecuencial muy elevado,
que comprende un emisor de ondas electromagnéticas, tipo radar, y
un sistema receptor. Se contempla la posibilidad de que el sistema
comprenda un reflector.
El radar genera una onda electromagnética
pulsada, de cara a obtener una referencia inicial, la emite y se
queda a la espera de que llegue algún eco. La forma en el tiempo de
la envolvente de la señal emitida puede ser muy variada,
contemplándose la posibilidad de que dicha forma sea rectangular,
triangular o senoidal. Los pulsos se emiten con una frecuencia de
repetición de pulsos, en inglés Pulse Repetition Frequency
PRF, cuyo valor es 1/T donde T es el periodo de un pulso.
Para esta aplicación el objetivo es un elemento
conductor que se coloca en el punto cuya distancia se quiere medir.
El material y la forma tienen influencia en la intensidad de la
señal reflejada.
Para la medida de la posición y la velocidad,
los medios de transmisión o emisor generan una onda
electromagnética, con el objeto de obtener una referencia inicial,
una vez transmitida el sistema se queda a la espera de que llegue
el eco. A partir del procesamiento de esa señal de eco se calculan
los parámetros requeridos.
El cálculo de la posición del ascensor se
realiza a partir de la medida del tiempo transcurrido entre la
transmisión o emisión de un pulso y la recepción de su eco,
teniendo en cuenta que la reflexión no introduce ningún retardo. En
la etapa de detección se emplea preferentemente un modulo de
correlación, también denominado receptor correlativo, que además de
mejorar la detección de señales poco potentes, consigue una mejor
resolución espacial que un detector de umbral.
Para el cálculo de la velocidad de la cabina del
ascensor en el hueco se utilizan técnicas asociadas al efecto
Doppler electromagnético, en combinación o como alternativa a
técnicas que se basan en derivación temporal del dato de posición,
siendo esta la técnica más utilizada.
El tren de pulsos podrá estar formado por uno o
varios pulsos UWB por cada ráfaga. Los pulsos UWB dependerán de la
banda frecuencial empleada. Debido a que habitualmente es un
sistema en una única dirección al utilizar antenas no rotantes, no
es necesario emitir pulsos a una tasa excesivamente rápida.
La potencia emitida será relativamente baja, ya
que el alcance máximo no será en general demasiado elevado. El
alcance máximo será directamente proporcional al tamaño del
reflector y por lo tanto el diseño del elemento reflector dependerá
de la altura de edificio.
Para implementar la presente invención se
contempla la utilización de cualquier tipo de componentes basados
en circuitos o chips comerciales, tales como DSPs, en inglés
Digital Signal Processor, o similares, o bien aquellos que
utilizan tecnologías FPGA, en inglés
Field-Programmable Gate Array, o similares, o
bien aquellos circuitos integrados que han sido realizados a medida
mediante tecnología ASIC o cualquier otra tecnología actual
equivalente.
El aparato elevador con sistema para determinar
posición y/o velocidad que la invención propone permite determinar
distancia y/o velocidad relativa entre al menos un primer punto de
referencia y al menos un segundo punto de referencia, con el objeto
de determinar la posición y/o la velocidad de al menos una cabina
que puede desplazarse por un hueco de ascensor. Para ello, al
menos uno de dichos puntos de referencia, ya sea el primero o el
segundo, está situado en dicha la cabina.
El sistema de la invención comprende medios de
transmisión situados en un primer punto de referencia, que están
operativamente orientados hacia un segundo punto de referencia.
Estos medios de transmisión permiten transmitir hacia el segundo
punto de referencia una señal transmitida que comprende ondas
radioeléctricas de banda ultra ancha, es decir una señal UWB.
De acuerdo con una realización preferente de la
invención, el sistema comprende al menos un reflector,
operativamente situado en un segundo punto de referencia, con el
objeto de que dicho reflector refleje la señal transmitida, es
decir la onda incidente, como una señal reflejada dirigida, u
orientada, hacia al menos un receptor que está situado en un primer
punto de referencia. Preferentemente el receptor es solidario a
los medios de transmisión, y está configurado para detectar, o
receptar, la señal reflejada.
Preferentemente el sistema comprende al menos
una antena, preferentemente una antena directiva o parabólica,
situada en el primer punto de referencia y operativamente orientada
hacia el reflector, comprendiendo cada antena los medios de
transmisión y un receptor, permitiendo transmitir la señal
transmitida y detectar la señal reflejada. La antena tiene un ancho
de banda suficiente, y permite cierta orientación, de manera que
además de mejorar el alcance permite su orientación hacia la
dirección de transmisión.
Asimismo, se contempla la posibilidad de que el
sistema comprenda al menos un duplexor, o conmutador de señal,
configurado para enviar la señal a transmitir a una antena y
recibir de dicha antena la señal reflejada, de modo que dicho
duplexor permite aislar los medios de transmisión del receptor,
permitiendo que ambos subsistemas compartan la misma antena,
permitiendo a su vez aislar el receptor de la señal
transmitida.
El reflector es, preferentemente, de material
conductor eléctrico, contemplándose la posibilidad de que tenga
cualquier tamaño, geometría o configuración adecuada para reflejar
la señal transmitida, como por ejemplo una geometría o
configuración plana, dos planchas con una configuración en forma de
V o tres planchas con una configuración en esquina. En función del
material, forma, tamaño y orientación el reflector refleja más o
menos energía a los medios de transmisión. Su tamaño será lo mayor
posible dentro de las restricciones físicas. Con relación a su
configuración existen determinadas realizaciones que dan mejor
rendimiento, es decir, mayor sección radar. Es necesario señalar
que la utilización de diferentes configuraciones de reflectores es
conocida y su variación resultaría obvia para un experto en la
materia.
Por otro lado, de acuerdo con una variante de
realización del sistema que no tiene reflector, se contempla la
posibilidad de que al menos un receptor esté operativamente situado
en un segundo punto de referencia, de forma que dicho receptor
detecta o recibe directamente dicha señal transmitida, estando
operativamente sincronizado con los medios de transmisión.
En ambas realizaciones, con y sin reflector, se
contempla la posibilidad de que el sistema comprenda al menos un
generador, o reloj base, configurado para generar ciclos a una
frecuencia de repetición de pulsos de manera cíclica y continua,
así como al menos un temporizador configurado para recibir dicha
frecuencia de repetición de pulsos y generar al menos una señal de
temporización. Asimismo el sistema puede comprender al menos un
generador de pulsos de banda ultra ancha, que recibe la señal de
temporización, y genera pulsos de una señal de banda ultra ancha
cada vez que llega dicha señal de temporización. La forma de onda
generada será aquella que resulte óptima para la aplicación,
teniendo en cuenta los efectos de propagación y el método de
propagación, contemplándose la posibilidad de que la forma de la
envolvente de la señal sea rectangular, triangular o senoidal.
El sistema está configurado para transmitir una
señal de banda ultra ancha cada cierto periodo de pulsos, designado
con T, cuya duración se designa con \tau.
A partir del valor de la frecuencia de
repetición de pulsos, el temporizador genera señales que provocan
la activación del generador, además de generar una señal que
utiliza un módulo procesador como referencia para la temporización,
tal y como se explica con detalle más adelante.
Igualmente, el sistema puede comprender al menos
un módulo de correlación, también denominado receptor correlativo,
configurado para comparar la señal detectada por el receptor con un
patrón de correlación que comprende el pulso de la señal de banda
ultra ancha generado en el generador, operativamente corregido
considerando una distorsión en la propagación de la señal
transmitida. El patrón de correlación está determinado por la forma
de la envolvente de la señal, por lo que dicho patrón no es único,
sino se adapta a las características de la señal.
En el caso de que el sistema comprenda reflector
la señal detectada por el receptor es la señal reflejada, mientras
que en el caso de que el sistema no tenga reflector la señal
detectada por el receptor es directamente la señal transmitida.
En la etapa de detección, el módulo de
correlación está configurado para comparar una señal esperada,
teniendo en cuenta la distorsión provocada en la transmisión, con
la señal detectada o recibida. En función de los datos obtenidos en
la etapa de correlación, el módulo procesador está configurado para
calcular la distancia a la que se encuentra el segundo punto de
referencia del primer punto de referencia, que preferentemente está
situado en la cabina, tomando como referencia la señal de
temporización generada por el temporizador usada en la
transmisión.
Tal y como se ha comentado, el sistema puede
comprender al menos un módulo procesador de la señal detectada por
el receptor, configurado para recibir la señal de temporización
generada en el temporizador y el resultado obtenido en el módulo de
correlación, permitiendo determinar, de manera instantánea para
cada pulso de señal recibido, el tiempo transcurrido entre dichas
señales. El módulo procesador está configurado para determinar el
tiempo transcurrido entre la transmisión de un determinado pulso
como señal transmitida y la detección, por parte del receptor, de
dicho pulso como señal recibida, en base al resultado de la
correlación. De esta manera se determina la distancia instantánea
entre el primer punto de referencia y el segundo punto de
referencia, es decir entre la cabina y el hueco, que se considera
un sistema inercial de referencia para el movimiento de la cabina,
determinándose por lo tanto la posición de la cabina respecto a
dicho sistema inercial.
Asimismo, el módulo procesador permite
determinar la velocidad relativa entre el primer punto de
referencia y el segundo punto de referencia, permitiendo por lo
tanto determinar la velocidad de desplazamiento de la cabina del
aparato elevador. La frecuencia Doppler permite calcular la
velocidad de la cabina. En la recepción se observa tanto el pulso
emitido como los distintos rebotes de la señal, siendo el primero
en recibirse, que además será el más potente, el que se empleará
para el cálculo de la distancia. El resto de pulsos deberán ser
correctamente descartados en la etapa de procesamiento.
Otra posibilidad, más sencilla pero de menor
exactitud, contemplada en la invención comprende estimar la
velocidad de la cabina mediante la detección o medición de cambios
de posición de dicha cabina entre medidas sucesivas de posición,
mediante derivación de la posición respecto al tiempo.
Hay que considerar que una antena suele
introducir una distorsión en la forma del pulso emitido,
normalmente relacionado con la derivada de la forma en el tiempo.
Esta distorsión es considerada tanto en el generador como en el
módulo procesador, con el objeto de adecuar el pulso generado y su
procesamiento.
Se contempla la posibilidad de que el resultado
del cálculo de posición y velocidad sea mostrado o presentado en un
display.
A continuación se describe el principio de
medida de la posición y la velocidad de desplazamiento de la
cabina.
El cálculo de la posición entre los medios de
transmisión y el segundo punto de referencia, en el que puede
situarse tanto el reflector como el receptor, se basa en medir el
tiempo t_{d} que transcurre entre que se emite el pulso hasta que
se detecta, considerando la velocidad de propagación de la luz en
el medio, representada por c.
Cuando se detecta o recibe la señal por parte
del receptor, pudiendo ser dicha señal detectada la señal
transmitida, en el caso de no tener reflector, o bien la señal
reflejada, en caso de tener reflector, en principio no es posible
saber si el eco corresponde al último pulso enviado o a alguno de
los anteriores, hecho conocido como ambigüedad. El radar está
configurado para detectar únicamente señal dentro del alcance
máximo no ambiguo, definido como:
Por ejemplo, con una frecuencia de repetición de
pulsos de 1 MHz, el alcance máximo no ambiguo es de 150 m, por lo
que reduciendo el número de pulsos emitidos se podrá aumentar dicho
alcance.
Para el cálculo del alcance del radar en función
de la potencia transmitida y de los parámetros del mismo, se
emplea la ecuación de radar.
En la ecuación anterior P_{T} es la potencia
transmitida de pico; G_{T} y G_{R} son la ganancia de las
antenas de transmisión y recepción, respectivamente; \sigma es la
sección radar del elemento metálico, que depende del material y
forma; \lambda es la longitud de onda de la señal emitida; \tau
es la duración del pulso; n\cdotE_{i} (n) se refiere a la
ganancia que se obtiene por la integración de varios pulsos;
(S/N)_{1} es la relación señal a ruido necesaria para la
detección del blanco; F es el ruido del receptor; y L_{s} y
L_{a} son, respectivamente, las pérdidas del sistema y las
pérdidas de propagación en el medio, excluyendo las de espacio
libre.
El principio a partir del cual se mide la
velocidad del ascensor en el hueco se basa en el efecto Doppler,
que establece que cuando una onda es emitida con una frecuencia
f_{0} se refleja en un blanco, en este caso el segundo punto de
referencia, y la señal reflejada se alarga o se estrecha en función
de la velocidad relativa de dicho segundo punto de referencia, y
se detecta con una frecuencia f diferente de la frecuencia de
emisión f_{0} según la siguiente relación.
Se contempla la posibilidad de que el sistema
comprenda al menos un amplificador de potencia configurado para
amplificar la señal de banda ultra ancha generada en el generador y
enviarla a los medios de transmisión. Antes de ser transmitida la
señal de banda ultra ancha es amplificada en el amplificador de
potencia para que tenga un nivel de potencia suficiente para su
posterior detección. Preferentemente el nivel de salida del
amplificador de potencia es ajustable.
Por otro lado se contempla la posibilidad de que
el sistema comprende al menos un amplificador de bajo ruido, en
inglés Low Noise Amplifier LNA, configurado para filtrar y
aumentar la señal detectada por el receptor, y enviarla a dicho, al
menos un, módulo de correlación, todo ello introduciendo el menor
ruido posible.
Adicionalmente se contempla la posibilidad de
que el sistema comprenda al menos un módulo de control del aparato
elevador configurado para recibir y considerar la posición y/o la
velocidad de desplazamiento de dicha, al menos una, cabina. De este
modo el resultado del cálculo de posición y/o velocidad es
utilizado como entrada a un módulo de control.
Asimismo se contempla que el módulo de control
esté configurado para establecer una posición y/o una velocidad de
desplazamiento de dicha, al menos una, cabina mediante su operación
sobre el módulo procesador, normalmente seleccionado por parte de
un operario o usuario que actúa, selecciona y establece dicha
posición y/o velocidad en el módulo de control.
Se contempla como posibilidad que el sistema
comprenda al menos un módulo de mantenimiento configurado para
recibir y almacenar los datos de posición y/o velocidad de
desplazamiento de dicha, al menos una, cabina obtenidos en el
módulo procesador, permitiendo asimismo establecer distancias y
posiciones de referencia para realizar funciones específicas y
almacenarlas en dicho módulo procesador. De este modo el resultado
del cálculo de posición y velocidad es enviado al módulo de
mantenimiento para su posterior inspección por parte del personal
técnico encargado del mantenimiento del aparato elevador.
Por otro lado el nivel de amplificación del
amplificador de potencia puede ser ajustado manualmente bien
mediante el módulo de mantenimiento o bien mediante el módulo de
control.
El aparato elevador de la invención permite
detectar la posición de al menos una cabina con respecto a un
extremo superior y/o a un extremo inferior del hueco de ascensor.
Asimismo permite detectar la velocidad de desplazamiento de, al
menos una, cabina cuando dicha velocidad de desplazamiento es
superior a una determinada velocidad segura, determinándose dicho
valor de velocidad como medida de seguridad para los usuarios del
ascensor.
Se contempla la posibilidad de que el aparato
elevador pueda impedir la colisión de una primera cabina con una
segunda cabina, configuradas para realizar movimientos
independientes en un hueco de ascensor, mediante la actuación del
módulo procesador.
En la presente invención se contemplan todas las
realizaciones posibles relativas a la situación o ubicación de al
menos un primer punto de referencia y al menos un segundo punto de
referencia en la instalación del aparato elevador, describiéndose a
continuación algunas de dichas realizaciones, entendiéndose que
variación obvia de cualquiera de dichas opciones de situación
resultaría evidente para un experto en la materia, a la vista de la
presente
invención.
invención.
En primer lugar se considera la posibilidad de
que los medios de transmisión estén situados en un extremo superior
del hueco, estando operativamente orientados hacia al menos un
segundo punto de referencia situado en un techo de al menos una
cabina.
De acuerdo con una variante de realización al
menos un segundo punto de referencia está situado en el extremo
superior del hueco, estando operativamente orientado hacia los
medios de transmisión situados en el techo de al menos una
cabina.
Por otro lado, se contempla que los medios de
transmisión están situados en un extremo inferior del hueco,
estando operativamente orientados hacia un segundo punto de
referencia situado en un suelo de al menos una cabina.
Asimismo al menos un segundo punto de referencia
puede estar situado en el extremo inferior del hueco, estando
operativamente orientado hacia los medios de transmisión situados
en el suelo de al menos una cabina.
Se contempla la posibilidad de que el aparato
elevador de la invención comprenda una primera cabina y una segunda
cabina, ambas configuradas para desplazarse de manera independiente
por un mismo hueco de ascensor, que está configurado para alojar
dichas primera cabina y segunda cabina. Pues bien el sistema
comprende medios de transmisión situados en un primer suelo de la
primera cabina, que están operativamente orientados hacia un
segundo punto de referencia situado en un segundo techo de la
segunda cabina.
Asimismo se contempla como variante que al menos
un segundo punto de referencia esté situado en el primer suelo de
la primera cabina, estando operativamente orientado hacia medios de
transmisión situados en el segundo techo de la segunda cabina.
Adicionalmente a estas dos variantes, y en
cualquiera de los dos casos, se contempla la posibilidad de que el
sistema comprenda segundos medios de transmisión situados en el
extremo superior del hueco de ascensor, estando operativamente
orientado hacia un segundo punto de referencia auxiliar situado en
el primer techo de la primera cabina.
Por otro lado, un segundo aspecto de la presente
invención se refiere a un método para determinar posición y/o
velocidad de un aparato elevador, que comprende la utilización de
señales de radiofrecuencia de banda ultra ancha de baja
potencia.
El método que la invención propone comprende las
siguientes etapas:
En primer lugar generar ciclos a una determinada
frecuencia de repetición de pulsos de manera continua.
Después el método comprende generar una señal de
temporización, a partir de la frecuencia de repetición de pulsos
en un temporizador, seguidamente se generan pulsos de banda ultra
ancha en un generador, a partir de la señal de temporización.
A continuación el método comprende amplificar la
señal de banda ultra ancha generada en el generador, en un
amplificador de potencia, tras lo cual se procede a transmitir,
mediante medios de transmisión situados en un primer punto de
referencia, la señal de banda ultra ancha transmitida hacia un
segundo punto de referencia.
Seguidamente, el método comprende detectar o
recibir la señal de banda ultra ancha en un receptor, tras lo cual
se realiza una correlación entre la señal de banda ultra ancha
detectada por el receptor y un patrón de correlación basado en la
señal de banda ultra ancha generada en el generador.
El método comprende procesar la señal recibida
del módulo de correlación y determinar el tiempo entre la
transmisión de un determinado pulso y la recepción de dicho pulso,
considerando la señal de temporización generada en el temporizador.
A continuación se determina, de manera instantánea para cada pulso
de señal recibido, la distancia y/o la velocidad relativa entre el
primer punto de referencia y el segundo punto de referencia.
Se contempla como posibilidad que después de
transmitir la señal de banda ultra ancha transmitida mediante
medios de transmisión situados en un primer punto de referencia, el
método comprenda reflejar dicha señal transmitida en un reflector,
situado en un segundo punto de referencia, reflejándose como una
señal reflejada hacia un receptor situado en el primer punto de
referencia, estando configurado dicho receptor para detectar dicha
señal reflejada.
Así pues, de acuerdo con la invención descrita,
el aparato elevador y método con sistema para determinar posición
y/o velocidad que la invención propone constituyen un avance en los
sistemas hasta ahora utilizados y resuelven de manera satisfactoria
la problemática anteriormente expuesta en la línea de conseguir
una elevada precisión respecto a sistemas que comprenden otro tipo
de señales de radio que requieren pulsos de mayor duración incluso
señales continuas.
La utilización de señales de radio de mayor
longitud, conlleva un efecto de reflexión de las señales con
diferentes superficies de la instalación que producen una
distorsión en la medición de la señal recibida, sobre todo en lo
referente al tiempo en el que el pico de la señal es detectado, lo
que produce errores en la medida de la distancia. Por el contrario
los pulsos de la señal UWB son tan cortos que la totalidad del
puso es habitualmente procesado por los medios de recepción de
manera aislada, y por lo tanto con mayor precisión, antes de que
las reflexiones de dicha señal lleguen al los medios de recepción,
debido a que dichas reflexiones de la señal tienen que recorrer una
trayectoria superior a la de la propia señal.
La tecnología de señales UWB es diferente a la
tecnología que comprende transmisiones inalámbricas de ancho de
banda más estrecho. En lugar de utilizar una difusión en
frecuencias diferentes, la tecnología UWB disemina las señales a lo
largo de un rango muy ancho de frecuencias. Las señales UWB tienen
muy baja potencia, lo que significa que las transmisiones UWB
pueden parecer como ruido de fondo, por lo que dichas señales UWB
son habitualmente muy difíciles de ser detectadas.
La tecnología UWB permite una elevada tasa de
transferencia de datos debido a que su ancho de banda es muy
amplio, a la vez que el espectro de densidad de energía es
relativamente bajo. Por este motivo las interferencias que
producen, así como la sensibilidad a interferencias a las que están
sometidas, por parte de de señales de ancho de banda más estrecho
es muy baja, por lo que los dispositivos que comprenden la
tecnología UWB pueden coexistir sin riesgo de interferencias con
otros dispositivos de comunicación que comprenden señales con ancho
de banda más estrecho, incluso si utilizan el mismo rango de
frecuencias, es decir, tienen un impacto muy pequeño con otros
sistemas de su entorno.
El sistema de la invención no tiene un coste
elevado, puesto que al utilizar baja potencia los transceptores de
señales UWB, de banda ultra ancha, son más baratos y sencillos de
construir que los transceptores de banda estrecha. Los dispositivos
que utilizan señales UWB consumen muy poca energía, llegando a
ser, por ejemplo, una diezmilésima parte de la energía que
habitualmente consume un terminal de telefonía móvil.
El aparato elevador y método con sistema para
determinar posición y/o velocidad que la invención propone tiene
una serie de ventajas por el hecho de utilizar señales UWB en
comparación con los sistemas radar convencionales de banda
estrecha. En primer lugar el sistema para determinar la posición
y/o la velocidad es un sistema absoluto, es decir, ante un fallo o
una pérdida de tensión en la instalación, cuando ésta se recupera
el sistema reconoce inmediatamente la posición del ascensor. Además
el sistema minimiza la frecuencia de repetición de pulsos, en
inglés Pulse Repetition Frequency PRF, logrando una elevada
precisión en la medición de distancia, incluso del orden de
milímetros. La resolución en la determinación de la posición y la
velocidad es mejor que las obtenidas por otros medios debido a la
utilización de frecuencias muy elevadas y pulsos muy cortos.
Además el funcionamiento del sistema es
independiente de la velocidad a la que se mueva la cabina del
ascensor, con una elevada fiabilidad y robustez.
El sistema sufre poca interferencia por motivo
de las condiciones atmosféricas o ambientales, como por ejemplo
humedad, temperatura o presión, y las consiguientes dilataciones que
estas condiciones producen en los materiales.
El sistema de la invención tiene menor coste y
ocupa menos espacio que los dispositivos existentes para determinar
posición y/o velocidad, sin necesitar elementos adicionales, como
por ejemplo guías, lo que abarata el coste de instalación,
resultando fácil de calibrar y sin requerir herramientas
especiales.
El sistema resulta sumamente versatil,
permitiendo su instalación en cualquier tipo de ascensor
independientemente de las características del mismo, todo ello con
un coste muy bajo y válido para cualquier configuración del hueco
del ascensor.
Para complementar la descripción que se está
realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las
características del invento, de acuerdo con un ejemplo preferente
de realización práctica del mismo, se acompaña como parte
integrante de dicha descripción, un juego de dibujos en donde con
carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo
siguiente:
La figura 1.- Muestra una representación en el
tiempo de la señal UWB emitida que comprende la invención, que
comprende pulsos UWB cada cierto periodo, en la que puede
apreciarse la duración de cada pulso.
La figura 2.- Muestra una representación
esquemática de los pulsos UWB detectados por el receptor, en este
caso con una envolvente de forma rectangular, y el patrón de
correlación utilizado en el módulo de correlación.
La figura 3.- Muestra un diagrama de bloques con
los principales elementos que comprende el sistema de la
invención, representándose mediante flechas la relación entre los
diferentes elementos.
La figura 4.- Muestra un diagrama de bloques
como el de la figura 3 de una variante del sistema de la
invención.
La figura 5.- Muestra una representación
esquemática de una sección, según una vista en alzado, de un
aparato elevador con un sistema para determinar posición y/o
velocidad objeto de la invención, que comprende una cabina situada
en un hueco de ascensor.
La figura 6.- Muestra una representación
esquemática como la de la figura 5 de una variante de realización
del aparato elevador objeto de la invención.
\newpage
La figura 7.- Muestra una representación
esquemática como la de la figura 5 de otra variante de realización
del aparato elevador, que comprende dos cabinas situadas en un
mismo hueco de ascensor.
La figura 8.- Muestra una representación
esquemática como la de la figura 7 de otra variante de realización
del aparato elevador de la invención.
A la vista de las figuras reseñadas puede
observarse como en una de las posibles realizaciones del primer
aspecto de la invención, el aparato elevador con sistema para
determinar posición y/o velocidad permite determinar la distancia
y/o la velocidad relativa entre un primer punto de referencia y un
segundo punto de referencia (6), comprendiendo una cabina (20) que
está configurada para desplazarse por un hueco (23) de ascensor,
donde al menos uno de dichos primer punto de referencia y segundo
punto de referencia (6) de referencia, está situado en dicha cabina
(20).
El sistema de la invención comprende medios de
transmisión (5) situados en el primer punto de referencia, que
están operativamente orientados hacia el segundo punto de
referencia (6). Dichos medios de transmisión (5) están
operativamente orientados hacia el segundo punto de referencia (6),
estando configurados para transmitir una señal transmitida (18) que
comprende ondas radioeléctricas de banda ultra ancha, es decir una
señal en la que el ancho de banda de frecuencias de la señal
emitida es al menos el 20% del valor de una frecuencia central de
dicha señal, o bien dicho ancho de banda tiene un valor no inferior
a 500 MHz, es decir una señal UWB.
De acuerdo con una realización preferente de la
invención, mostrada en la figura 4, el sistema comprende un
reflector (26), operativamente situado en el segundo punto de
referencia (6), estando configurado dicho reflector (26) para
reflejar la señal transmitida (18) como una señal reflejada (19)
operativamente dirigida hacia un receptor que está situado en el
primer punto de referencia, estando configurado dicho receptor para
detectar la señal reflejada (19).
El sistema comprende una antena situada en el
primer punto de referencia y operativamente orientada hacia el
reflector (26), comprendiendo dicha antena los medios de
transmisión (5) y el receptor, por lo que la antena está
configurada para transmitir la señal transmitida (18) y detectar la
señal reflejada (19).
Tal y como se puede apreciar en la figura 4, el
aparato elevador con sistema para determinar posición y/o velocidad
que la invención propone comprende un duplexor (13) configurado
para enviar la señal a transmitir (18) a la antena y recibir de
dicha antena la señal reflejada (19). Dicho duplexor (13) está
configurado para aislar los medios de transmisión (5) del receptor,
permitiendo que ambos subsistemas compartan la misma antena, y
aislar el receptor de la señal transmitida (18).
Preferentemente el reflector (26) es de material
conductor eléctrico, contemplándose la posibilidad de que tenga
cualquier tamaño, geometría o configuración adecuada para reflejar
la señal transmitida (18), como por ejemplo una geometría o
configuración plana, dos planchas con una configuración en forma de
V o tres planchas con una configuración en esquina.
Por otro lado, de acuerdo con una variante de
realización de la invención, tal y como se muestra en la figura 3,
el sistema que no tiene reflector (26), estando el receptor
operativamente situado en el segundo punto de referencia (6), de
forma que dicho receptor está configurado para detectar la señal
transmitida (18), estando operativamente sincronizado con los medios
de transmisión (5).
En ambas realizaciones, con y sin reflector
(26), mostradas en las figuras 4 y 3 respectivamente, el sistema
comprende un generador configurado para generar ciclos a una
determinada frecuencia de repetición de pulsos (1) de manera
cíclica y continua. En la realización preferente, mostrada en la
figura 4, la señal detectada por el receptor es la señal reflejada
(19), mientras que en la variante mostrada en la figura 3 la señal
detectada por el receptor es directamente la señal transmitida
(18).
Asimismo el sistema comprende un temporizador
(2) configurado para recibir la frecuencia de repetición de pulsos
(1) y generar al menos una señal de temporización. Además el
sistema comprende un generador (3) de pulsos de banda ultra ancha,
que recibe la señal de temporización, y genera pulsos de una señal
de banda ultra ancha cada vez que llega dicha señal de
temporización.
Tal y como puede apreciarse en la figura 1, el
sistema está configurado para transmitir una señal de banda ultra
ancha cada cierto periodo de pulsos (14), los cuales tienen una
determinada duración (16).
A partir del valor de la frecuencia de
repetición de pulsos (1), el temporizador (2) está configurado para
generar señales que activan el generador (3) de pulsos de banda
ultra ancha.
Además, igualmente en ambas realizaciones, el
sistema comprende un módulo de correlación (8) configurado para
comparar la señal detectada por el receptor, representada en la
gráfica de la izquierda en el diagrama esquemático de la figura 2,
con un patrón de correlación (15), representado en la gráfica de la
derecha, correspondiente al pulso de la señal de banda ultra ancha
generada en el generador (3), operativamente corregido considerando
una distorsión en la propagación de la señal transmitida (18). El
módulo de correlación (8) está configurado para comparar una señal
esperada (17) con la señal detectada o recibida. Es necesario
señalar que el patrón de correlación (15) está adaptado a la forma
de la envolvente de la señal, que en el caso representado en la
figura 2 tiene una forma rectangular.
Asimismo el sistema comprende un módulo
procesador (9) de la señal detectada por el receptor, configurado
para recibir la señal de temporización generada en el temporizador
(2) y el resultado obtenido en el módulo de correlación (8). El
módulo procesador (9) está configurado para determinar, para cada
pulso de señal detectado o recibido, el tiempo transcurrido entre
la transmisión de un determinado pulso como señal transmitida (18)
y la detección, por parte del receptor, de dicho pulso como señal
recibida, en base al resultado del módulo de correlación (8). De
esta manera el módulo procesador (9) está configurado para
determinar la distancia entre el primer punto de referencia y el
segundo punto de referencia (6). Además, el módulo procesador (9)
está configurado para determinar la velocidad relativa entre el
primer punto de referencia y el segundo punto de referencia
(6).
El resultado del cálculo de posición y/o
velocidad puede ser mostrado o presentado en un display (10), según
se puede apreciar en la figura 4.
Además el sistema comprende un amplificador de
potencia (4) configurado para amplificar la señal de banda ultra
ancha generada en el generador (3) y enviarla a los medios de
transmisión (5), para que la señal tenga un nivel de potencia
suficiente para su posterior detección. El nivel de salida del
amplificador de potencia (4) es ajustable.
Por otro lado el sistema comprende un
amplificador de bajo ruido (7) configurado para filtrar y aumentar
la señal detectada por el receptor, y enviarla al módulo de
correlación (8), introduciendo un ruido mínimo.
El sistema comprende un módulo de control (11)
del aparato elevador configurado para recibir y considerar la
posición y/o la velocidad de desplazamiento de cabina (20), de
forma que el resultado del cálculo de posición y/o velocidad es
utilizado como entrada a un módulo de control (11).
El módulo de control (11) esté configurado para
establecer una posición y/o una velocidad de desplazamiento de
cabina (20) mediante su operación sobre el módulo procesador
(9).
Por otro lado el sistema comprende un módulo de
mantenimiento (12) configurado para recibir y almacenar los datos
de posición y/o velocidad de desplazamiento de cabina (20)
obtenidos en el módulo procesador (9), permitiendo establecer
distancias y posiciones de referencia para realizar funciones
específicas y almacenarlas en dicho módulo procesador (9), de forma
que el resultado del cálculo de posición y/o velocidad es enviado
al módulo de mantenimiento (12) para su posterior inspección, por
ejemplo por parte del personal técnico encargado del mantenimiento
del aparato elevador.
El nivel de amplificación del amplificador de
potencia (4) puede ser ajustado manualmente bien mediante el módulo
de mantenimiento {12) o bien mediante el módulo de control
(11).
El aparato elevador de la invención está
configurado para detectar la posición de al menos una cabina (20)
con respecto a un extremo superior (24) y/o a un extremo inferior
(25) del hueco (23) de ascensor. Asimismo el sistema está
configurado para detectar la velocidad de desplazamiento de al
menos una cabina (20) cuando dicha velocidad de desplazamiento es
superior a una determinada velocidad segura, determinándose dicho
valor de velocidad como medida de seguridad para los usuarios del
ascensor.
El aparato elevador está configurado para
impedir la colisión de una primera cabina (20') con una segunda
cabina (20''), configuradas para realizar movimientos
independientes en un hueco (23) de ascensor, mediante la actuación
del módulo procesador (9).
Con relación a la ubicación de al menos un
primer punto de referencia y al menos un segundo punto de
referencia (6), en la instalación del aparato elevador, la presente
invención contemplan diferentes variantes de realización, algunas
de las cuales se explican a continuación.
De acuerdo con la variante mostrada en la figura
5, los medios de transmisión (5) están situados en un extremo
superior (24) del hueco (23), estando operativamente orientados
hacia un segundo punto de referencia (6) situado en un techo (21)
de la cabina (20).
De acuerdo con otra variante de realización, no
representada, un segundo punto de referencia (6) está situado en el
extremo superior (24) del hueco (23), estando operativamente
orientado hacia los medios de transmisión (5) situados en el techo
(21) de la cabina (20).
Por otro lado, en la variante representada en la
figura 6, los medios de transmisión (5) están situados en un
extremo inferior (25) del hueco (23), estando operativamente
orientados hacia un segundo punto de referencia (6) situado en un
suelo (22) de la cabina (20).
De acuerdo con otra variante, no representada,
el segundo punto de referencia (6) está situado en el extremo
inferior (25) del hueco (23), estando operativamente orientado
hacia los medios de transmisión (5) situados en el suelo (22) de la
cabina (20).
En la variante mostrada en la figura 7, el
aparato elevador de la invención comprende una primera cabina (20')
y una segunda cabina (20''), ambas configuradas para desplazarse de
manera independiente por un mismo hueco (23) de ascensor, que está
configurado para alojar dichas primera cabina (20') y segunda
cabina (20''). Este sistema comprende medios de transmisión (5)
situados en un primer suelo (22') de la primera cabina (20'), que
están operativamente orientados hacia un segundo punto de
referencia (6) situado en un segundo techo (21'') de la segunda
cabina (20'').
De acuerdo con otra variante, no representada el
segundo punto de referencia (6) está situado en el primer suelo
(22') de la primera cabina (20'), estando operativamente orientado
hacia medios de transmisión (5) situados en el segundo techo (21'')
de la segunda cabina (20'').
Se contempla la posibilidad de que cualquiera de
las dos últimas variantes descritas, una de ellas representada en
la figura 7, de manera adicional comprenda segundos medios de
transmisión (5') situados en el extremo superior (24) del hueco
(23) de ascensor, estando operativamente orientado hacia un segundo
punto de referencia auxiliar (6') situado en el primer techo (21')
de la primera cabina (20'), lo cual se ha representado en la figura
8.
Por otro lado, un segundo aspecto de la presente
invención se refiere a un método para determinar posición y/o
velocidad de un aparato elevador, que comprende la utilización de
señales de radiofrecuencia de banda ultra ancha de baja
potencia.
El método que la invención propone comprende las
siguientes etapas:
En primer lugar generar ciclos a una frecuencia
de repetición de pulsos (1) de manera continua.
Después el método comprende generar una señal de
temporización, a partir de la frecuencia de repetición de pulsos
(1) en un temporizador (2), seguidamente se generan pulsos de banda
ultra ancha en un generador (3), a partir de la señal de
temporización.
A continuación el método comprende amplificar la
señal de banda ultra ancha generada en el generador (3), en un
amplificador de potencia (4), tras lo cual se procede a transmitir,
mediante medios de transmisión (5) situados en un primer punto de
referencia, la señal de banda ultra ancha transmitida (18) hacia un
segundo punto de referencia (6).
Seguidamente, el método comprende detectar o
recibir la señal de banda ultra ancha en un receptor, tras lo cual
se realiza una correlación entre la señal de banda ultra ancha
detectada por el receptor y un patrón de correlación (15) basado en
la señal de banda ultra ancha generada en el generador (3), tal y
como se ha representado en el diagrama esquemático de la figura
2.
El método comprende procesar la señal recibida
del módulo de correlación (8) y determinar el tiempo entre la
transmisión de un determinado pulso y la recepción de dicho pulso,
considerando la señal de temporización generada en el temporizador
(2). A continuación se determina, de manera instantánea para cada
pulso de señal recibido, la distancia y/o la velocidad relativa
entre el primer punto de referencia y el segundo punto de
referencia (6).
Se contempla como posibilidad que después de
transmitir la señal de banda ultra ancha transmitida (18) mediante
medios de transmisión (5) situados en un primer punto de
referencia, el método comprenda reflejar dicha señal transmitida
(18) en un reflector (26), situado en un segundo punto de
referencia (6), reflejándose como una señal reflejada (19) hacia un
receptor situado en el primer punto de referencia, estando
configurado dicho receptor para detectar dicha señal reflejada
(19).
A la vista de esta descripción y juego de
figuras, el experto en la materia podrá entender que las
realizaciones de la invención que se han descrito pueden ser
combinadas de múltiples maneras dentro del objeto de la invención.
La invención ha sido descrita según algunas realizaciones
preferentes de la misma, pero para el experto en la materia
resultará evidente que múltiples variaciones pueden ser
introducidas en dichas realizaciones preferentes sin exceder el
objeto de la invención reivindicada.
Claims (24)
1. Aparato elevador con sistema para determinar
posición y/o velocidad, para determinar distancia y/o velocidad
relativa entre al menos un primer punto de referencia y al menos
un segundo punto de referencia, que comprende al menos una cabina
(20) desplazable por un hueco (23) de ascensor, estando al menos
uno de dichos puntos de referencia situado en dicha, al menos
una, cabina (20), caracterizado porque comprende:
- -
- medios de transmisión (5), situados en dicho, al menos un, primer punto de referencia, operativamente orientados hacia al menos un segundo punto de referencia (6), estando configurados dichos medios de transmisión (5) para transmitir una señal transmitida (18) que comprende ondas radioeléctricas de banda ultra ancha hacia dicho, al menos un, segundo punto de referencia (6), y
- -
- al menos un receptor configurado para detectar dicha señal transmitida (18) y operativamente sincronizado con los medios de transmisión (5).
2. Aparato elevador con sistema para determinar
posición y/o velocidad, según la reivindicación 1,
caracterizado porque comprende al menos un reflector (26),
operativamente situado en dicho, al menos un, segundo punto de
referencia (6), estando configurado dicho, al menos un, reflector
(26) para reflejar la señal transmitida (18) como una señal
reflejada (19), donde dicho al menos un receptor está situado en el
primer punto de referencia, estando configurado dicho, al menos
un, receptor para detectar dicha señal reflejada (19).
3. Aparato elevador con sistema para determinar
posición y/o velocidad, según la reivindicación 2,
caracterizado porque comprende al menos una antena, que a su
vez comprende los medios de transmisión (5) y al menos un receptor,
estando configurada dicha, al menos una, antena para transmitir la
señal transmitida (18) y receptar la señal reflejada (19), estando
operativamente orientada hacia dicho, al menos un, reflector (26)
que está operativamente situado en dicho, al menos un, segundo
punto de referencia (6).
4. Aparato elevador con sistema para determinar
posición y/o velocidad, según la reivindicación 3,
caracterizado porque comprende al menos un duplexor (13)
configurado para enviar a dicha, al menos una, antena la señal a
transmitir (18) y recibir de dicha, al menos una, antena la señal
reflejada (19), estando configurado dicho, al menos un, duplexor
(13) para aislar los medios de transmisión (5) del receptor y para
aislar el receptor de la señal transmitida (18).
5. Aparato elevador con sistema para determinar
posición y/o velocidad, según cualquiera de las reivindicaciones 2
a 4, caracterizado porque dicho, al menos un, reflector (26)
operativamente configurado para reflejar la señal transmitida (18),
es de material conductor eléctrico.
6. Aparato elevador con sistema para determinar
posición y/o velocidad, según cualquiera de las reivindicaciones 2
a 5, caracterizado porque dicho, al menos un, reflector (26)
operativamente configurado para reflejar la señal transmitida (18),
tiene una geometría plana.
7. Aparato elevador con sistema para determinar
posición y/o velocidad, según cualquiera de las reivindicaciones 2
a 5, caracterizado porque dicho, al menos un, reflector (26)
operativamente configurado para reflejar la señal transmitida (18),
comprende dos planchas con una configuración en forma de V.
8. Aparato elevador con sistema para determinar
posición y/o velocidad, según cualquiera de las reivindicaciones 2
a 5, caracterizado porque dicho, al menos un, reflector (26)
operativamente configurado para reflejar la señal transmitida (18),
comprende tres planchas con una configuración en esquina.
9. Aparato elevador con sistema para determinar
posición y/o velocidad, según la reivindicación 1,
caracterizado porque dicho al menos un receptor está
operativamente situado en dicho, al menos un, segundo punto de
\hbox{referencia (6).} 10. Aparato elevador con sistema para
determinar posición y/o velocidad, según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque
comprende:
- -
- al menos un generador configurado para generar ciclos a una frecuencia de repetición de pulsos (1) de manera cíclica y continua,
- -
- al menos un temporizador (2), configurado para recibir la frecuencia de repetición de pulsos (1) y generar al menos una señal de temporización,
- -
- al menos un generador (3) de pulsos de banda ultra ancha, configurado para recibir la señal de temporización, y generar pulsos de una señal de banda ultra ancha cada vez que llega dicha señal de temporización,
- -
- al menos un módulo de correlación (8) configurado para comparar la señal detectada por el receptor, con un patrón de correlación (15) que comprende el pulso de la señal de banda ultra ancha generado en dicho, al menos un, generador (3) operativamente corregido considerando una distorsión en la propagación de la señal transmitida (18),
- -
- al menos un módulo procesador (9) de la señal detectada por dicho, al menos un, receptor configurado para recibir la señal de temporización generada en dicho, al menos un, temporizador (2), el resultado obtenido en dicho, al menos un, módulo de correlación (8) y determinar, de manera instantánea para cada pulso de señal el tiempo entre la transmisión y la detección, estando configurado el módulo procesador (9) para determinar la distancia entre dicho, al menos un, primer punto de referencia y dicho, al menos un, segundo punto de referencia (6), estando configurado dicho, al menos un módulo procesador (9) para determinar, la velocidad relativa entre dicho, al menos un, primer punto de referencia y dicho, al menos un, segundo punto de referencia (6), estando configurado para determinar, por lo tanto, la posición y/o la velocidad de desplazamiento de dicha, al menos una, cabina (20) del aparato elevador.
\vskip1.000000\baselineskip
11. Aparato elevador con sistema para
determinar posición y/o velocidad, según la reivindicación 10,
caracterizado porque comprende al menos un amplificador de
potencia (4) configurado para amplificar la señal de banda ultra
ancha generada en dicho, al menos un, generador (3) y enviarla a
los medios de transmisión (5).
12. Aparato elevador con sistema para
determinar posición y/o velocidad, según cualquiera de las
reivindicaciones 10 y 11, caracterizado porque comprende al
menos un amplificador de bajo ruido (7) configurado para filtrar y
aumentar la señal detectada por el receptor, y enviarla a dicho, al
menos un, módulo de correlación (8).
13. Aparato elevacor con sistema para
determinar posición y/o velocidad, según cualquiera de las
reivindicaciones 10 a 12, caracterizado porque comprende al
menos un módulo de control (11) del aparato elevador configurado
para recibir y considerar la posición y/o la velocidad de
desplazamiento de dicha, al menos una, cabina (20).
14. Aparato elevador con sistema para
determinar posición y/o velocidad, según la reivindicación 13,
caracterizado porque dicho, al menos un, módulo de control
(11) está configurado para establecer una posición y/o una velocidad
de desplazamiento de dicha, al menos una, cabina (20) mediante su
operación sobre el módulo procesador (9).
15. Aparato elevador con sistema para
determinar posición y/o velocidad, según cualquiera de las
reivindicaciones 10 a 14, caracterizado porque comprende al
menos un módulo de mantenimiento (12) configurado para recibir y
almacenar los datos de posición y/o velocidad de desplazamiento de
dicha, al menos una, cabina (20) obtenidos en el módulo procesador
(9) y para establecer distancias y posiciones de referencia para
realizar funciones específicas y almacenarlas en dicho módulo
procesador (9).
16. Aparato elevador con sistema para
determinar posición y/o velocidad, según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende
medios de transmisión (5) situados en un extremo superior (24) del
hueco (23) de ascensor, estando operativamente orientados hacia al
menos un segundo punto de referencia (6) situado en un techo (21)
de dicha, al menos una, cabina (20).
17. Aparato elevador con sistema para
determinar posición y/o velocidad, según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 15, caracterizado porque comprende al
menos un segundo punto de referencia (6) situado en un extremo
superior (24) del hueco (23) de ascensor, estando operativamente
orientado hacia medios de transmisión (5) situados en un techo (21)
de dicha, al menos una, cabina (20).
18. Aparato elevador con sistema para
determinar posición y/o velocidad, según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 15, caracterizado porque comprende
medios de transmisión (5) situados en un extremo inferior (25) del
hueco (23) de ascensor, estando operativamente orientados hacia al
menos un segundo punto de referencia (6) situado en un suelo (22)
de dicha, al menos una, cabina (20).
19. Aparato elevador con sistema para
determinar posición y/o velocidad, según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 15, caracterizado porque comprende al
menos un segundo punto de referencia (6) situado en un extremo
inferior (25) del hueco (23) de ascensor, estando operativamente
orientado hacia medios de transmisión (5) situados en un suelo (22)
de dicha, al menos una, cabina (20).
20. Aparato elevador con sistema para
determinar posición y/o velocidad, según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 15, que comprende una primera cabina (20') y
una segunda cabina (20'') configuradas para desplazarse de manera
independiente por un hueco (23) de ascensor configurado para alojar
dichas primera cabina (20') y segunda cabina (20''),
caracterizado porque comprende medios de transmisión (5)
situados en un primer suelo (22') de la primera cabina (20'),
estando operativamente orientados hacia un segundo punto de
referencia (6) situado en un segundo techo (21'') de la segunda
cabina (20'').
21. Aparato elevador con sistema para
determinar posición y/o velocidad, según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 15, que comprende una primera cabina (20') y
una segunda cabina (20'') configuradas para desplazarse de manera
independiente por un hueco (23) de ascensor configurado para alojar
dichas primera cabina (20') y segunda cabina (20''),
caracterizado porque comprende un segundo punto de
referencia (6) situado en un primer suelo (22') de la primera
cabina (20'), estando operativamente orientado hacia medios de
transmisión (5) situados en un segundo techo (21'') de la segunda
cabina (20'').
\newpage
22. Aparato elevador con sistema para
determinar posición y/o velocidad, según cualquiera de las
reivindicaciones 20 y 21, caracterizado porque comprende
segundos medios de transmisión (5') situados en un extremo superior
(24) del hueco (23) de ascensor, estando operativamente orientado
hacia un segundo punto de referencia auxiliar (6') situado en un
primer techo (21') de la primera cabina (20').
23. Método para determinar posición y/o
velocidad de un aparato elevador, caracterizado porque
comprende las siguientes etapas:
- -
- generar ciclos a una frecuencia de repetición de pulsos (1) de manera continua,
- -
- generar una señal de temporización, a partir de la frecuencia de repetición de pulsos (1) en un temporizador (2),
- -
- generar pulsos de banda ultra ancha en un generador (3), a partir de la señal de temporización,
- -
- amplificar la señal de banda ultra ancha generada en el generador (3), en un amplificador de potencia (4),
- -
- transmitir, mediante medios de transmisión (5) situados en un primer punto de referencia, la señal de banda ultra ancha transmitida (18) hacia un segundo punto de referencia (6), estando al menos uno de dichos puntos de referencia situado en el elevador,
- -
- detectar la señal de banda ultra ancha en un receptor,
- -
- realizar una correlación entre la señal de banda ultra ancha detectada por el receptor y un patrón de correlación (15) basado en la señal de banda ultra ancha generada en el generador (3),
- -
- procesar la señal recibida del módulo de correlación (8) y determinar el tiempo entre la transmisión de un determinado pulso y la recepción de dicho pulso, considerando la señal de temporización generada en el temporizador (2),
- -
- determinar, para cada pulso de señal recibido, distancia y/o velocidad relativa entre el primer punto de referencia y el segundo punto de referencia (6).
24. Método para determinar posición y/o
velocidad de un aparato elevador, según la reivindicación 23,
caracterizado porque después de transmitir la señal de banda
ultra ancha transmitida (18) mediante medios de transmisión (5)
situados en un primer punto de referencia, comprende reflejar dicha
señal transmitida (18) en un reflector (26), situado en un segundo
punto de referencia (6), reflejándose como una señal reflejada {19)
hacia un receptor situado en el primer punto de referencia, estando
configurado dicho receptor para detectar dicha señal reflejada
(19).
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| ES200603278A ES2311388B1 (es) | 2006-12-27 | 2006-12-27 | Aparato elevador y metodo con sistema para determinar posicion y/o velocidad. |
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