ES2322099T3 - Dispositivo de circuito para la determinacion de pasajes por cero de una tension alterna. - Google Patents
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Abstract
Dispositivo de circuito para la determinación de pasajes por cero de una tensión alterna, que puede estar influida en su recorrido por impulsos perturbadores superpuestos a la misma y que sirve para la alimentación de un aparato eléctrico, particularmente de un aparato doméstico eléctrico, con un circuito de aplanamiento que presenta una característica de paso bajo, al que se suministra por el lado de entrada la tensión alterna y detrás del cual se conecta en el lado de salida un circuito de evaluación de tensión que determina los pasajes por cero de la tensión alterna, caracterizado por que entre el lado de salida del circuito de aplanamiento (GL) y el lado de entrada del circuito de evaluación de tensión (AS) se conecta un circuito de superposición (US), que superpone a la tensión alterna (a) una tensión continua tal, que los pasajes por cero de la tensión alterna contenida en la tensión sumada formada de este modo (b) se sitúan en el intervalo positivo de tensión continua y por que el circuito de evaluación de tensión (AS) presenta un valor umbral correspondiente a la magnitud de la tensión continua y que modifica con los pasajes por cero de la tensión alterna contenida en la tensión sumada (b) su nivel inicial.
Description
Dispositivo de circuito para la determinación de
pasajes por cero de una tensión alterna.
La invención se refiere a un dispositivo de
circuito para la determinación de pasajes por cero de una tensión
alterna, que puede estar influida en su recorrido por impulsos
perturbadores superpuestos a la misma y que sirve para la
alimentación de un aparato eléctrico, particularmente un aparato
doméstico.
Los consumidores, accionadores y sensores
contenidos en aparatos eléctricos y, particularmente, en aparatos
domésticos eléctricos, se alimentan frecuentemente con tensiones
alternas de red por circuitos de corte de onda (véase, a modo
ejemplo, el documento DE 29 38 989 A1, el documento DE 30 22 500 C2,
el documento DE 32 33 516). Los elementos constituyentes
semiconductores utilizados como elementos de conmutación en tales
circuitos de corte de onda, de hecho, tiristores o triacs, se
dirigen a lo largo de una o ambas semiondas de tensión alterna de
red a su estado conductor y se pasan de nuevo durante cada pasaje
por cero de las semiondas correspondientes de tensión alterna de
red al estado no conductor o se extinguen. Sin embargo, con esto, la
determinación de los pasajes por cero de la respectiva tensión
alterna tiene una importancia decisiva para el trabajo ordenado de
los circuitos de cortes de onda que se han mencionado y, por tanto,
también de los aparatos o aparatos domésticos equipados con los
mismos.
Puede ocurrir que el recorrido de una tensión
alterna, con la que se alimenta un aparato o un aparato domestico,
se vea influido de tal forma por impulsos perturbadores superpuestos
a la misma que se simulan pasajes por cero incluso en tales fases
de la tensión alterna de red en las que, en sí, tales pasajes por
cero no existen. En este caso se puede producir un trabajo erróneo
de los circuitos de corte de onda accionados con una tensión
alterna de red de este tipo y, por tanto, de los aparatos
alimentados por la misma.
Por lo demás, en aparatos domésticos es
necesario que los consumidores, accionadores y sensores contenidos
en los mismos, que se alimentan respectivamente con una tensión
alterna de red o con una tensión alterna derivada de la misma, se
accionen de forma sincrónica. Sin embargo, de este modo, la
determinación de los pasajes por cero de una tensión alterna en
este caso también tiene una importancia muy considerable. De hecho,
si se simulan pasajes por cero de la correspondiente tensión
alterna por impulsos perturbadores superpuestos a la misma, en un
caso dado, al menos algunos consumidores, accionadores o sensores en
el aparato respectivo ya no se pueden controlar correctamente y,
además, los sensores no pueden detectar las señales suministradas en
un aparato de este tipo, en un caso dado, de forma sincrónica con
la tensión alterna real. El documento US 6 380 692 propone un
filtro activo con el que se pueden filtrar oscilaciones armónicas de
la tensión de entrada, que, de lo contrario, imitarían los pasajes
por cero de la oscilación fundamental.
Por lo tanto, la invención tiene el objetivo de
estructurar un dispositivo de circuito del tipo que se ha
mencionado al principio de tal forma que con una complejidad en
cuanto a la técnica de circuito relativamente baja globalmente, se
puedan determinar los pasajes por cero de una tensión alterna de
forma segura en el caso de que a esta tensión alterna se
superpongan impulsos perturbadores, que provocan caídas de tensión,
de tal forma que de este modo, en cierta medida se simulan pasajes
por cero de la tensión alterna en sitios en los que normalmente no
existe ninguno.
El objetivo que se ha indicado anteriormente se
resuelve por un dispositivo de circuito de acuerdo con la
reivindicación 1 proporcionando un circuito de superposición al que
se suministra la tensión alterna por un circuito de aplanamiento
que presenta una característica de paso bajo y en el que esta
tensión alterna suministrada se superpone a una tensión continua de
tal forma que los pasajes por cero de la tensión alterna contenida
en la tensión sumada formada de este modo se sitúan en el intervalo
de tensión continua positivo y que detrás del circuito de
superposición se conecta un circuito de evaluación de tensión que
presenta un valor umbral correspondiente a la magnitud de la
tensión continua y que modifica su nivel inicial en los pasajes por
cero de la tensión alterna contenida en la tensión
sumada.
sumada.
Por estas medidas de circuito se consigue la
ventaja de una determinación segura de los pasajes por cero de la
tensión alterna que se ha mencionado. De hecho, el circuito de
aplanamiento que se ha mencionado provoca que los impulsos
perturbadores que se han mencionado se aplanen de tal forma que por
los mismos no se simula ningún pasaje por cero de la
correspondiente tensión alterna. El circuito de superposición que se
ha mencionado, junto con el circuito de evaluación de tensión
conectado detrás del mismo, posibilita evaluar de forma sencilla la
correspondiente tensión alterna con respecto a sus pasajes por cero.
El circuito de evaluación de tensión correspondiente emite una
secuencia definida de impulsos rectangulares con la frecuencia de
tensión alterna. Con esta secuencia de impulsos rectangulares se
pueden alimentar, es decir, controlar o consultar, sincrónicamente,
por ejemplo, los diferentes accionadores y sensores contenidos en un
aparato doméstico.
De forma apropiada, la tensión alterna que se ha
mencionado es una tensión alterna de red monofásica, que se
suministra por un divisor de tensión al circuito de aplanamiento. De
este modo se puede proporcionar de forma particularmente sencilla
la tensión alterna a suministrar al circuito de superposición con la
amplitud correspondiente.
El circuito de evaluación de tensión que se ha
mencionado se estructura preferiblemente a modo de un circuito
disparador Schmitt. Esto conlleva la ventaja de un circuito de
evaluación de tensión de estructura particularmente sencilla.
De forma apropiada, el circuito de evaluación de
tensión contiene un comparador de tensión que presenta dos
entradas, a una de cuyas entradas se suministra la tensión sumada
que se ha mencionado y a cuya otra entrada se suministra una
tensión de comparación correspondiente a la magnitud de la tensión
continua correspondiente. De este modo se consigue la ventaja de un
circuito de evaluación de tensión de estructura particularmente
sencilla.
El comparador de tensión que se ha mencionado
anteriormente está formado de forma apropiada por un transistor y,
de hecho, particularmente por un transistor bipolar, al que se
suministra en sus electrodos de entrada, de hecho, en su base o en
su emisor, la tensión sumada que se ha mencionado o la tensión de
comparación que se ha mencionado. De este modo se puede realizar de
forma particularmente sencilla todo el comparador de tensión que se
ha mencionado.
El transistor bipolar que se acaba de mencionar
está unido preferiblemente en el lado del colector con la base de
un transistor bipolar adicional, que es particularmente de un tipo
de conductividad, que es opuesto al tipo de conductividad del
transistor bipolar que se ha mencionado en primer lugar; el
correspondiente transistor bipolar adicional se acciona de forma
apropiada en el circuito básico de emisor y permite tomar una
tensión de salida en una resistencia de colector óhmica. De este
modo, de forma ventajosa, del transistor bipolar adicional que se
ha mencionado se pueden tomar impulsos de salida, que se presentan
equifásicos con las semiondas de tensión alterna, que se
suministran por el lado de entrada al transistor bipolar que se ha
mencionado en primer lugar.
De forma apropiada, entre la base del transistor
bipolar adicional que se ha mencionado y una conexión (-) de una
fuente de tensión de alimentación para los dos transistores
bipolares se sitúa un condensador. De este modo se garantiza de
manera relativamente sencilla un control seguro del transistor
bipolar adicional que se ha mencionado.
La invención se explica a continuación con más
detalle a modo de ejemplo mediante los dibujos.
La Figura 1 muestra en un diagrama de circuitos
un dispositivo de circuito de acuerdo con una realización de la
invención.
La Figura 2 ilustra en una diagrama de señal el
recorrido de tensiones en diferentes puntos del circuito del
dispositivo de circuito representado en la Figura 1.
El dispositivo de circuito representado en la
Figura 1 sirve para la determinación de pasajes por cero de una
tensión alterna, que puede estar influida en su recorrido por
impulsos perturbadores superpuestos. Esta tensión alterna se emite
de acuerdo con la Figura 1 por una fuente de tensión alterna AC, que
puede tratarse en este documento de una fuente de tensión alterna
de red monofásica, que emite una tensión alterna de, a modo de
ejemplo, 230 Veff.
La fuente de tensión alterna de red AC es un
divisor de tensión que consiste en resistencias óhmicas R1 y R2 con
conexión en paralelo, en cuya resistencia R2 se presenta una tensión
alterna con una amplitud tal, que se tiene que procesar en partes
de circuito que se consideran con más detalle más adelante. El valor
eficaz de esta tensión alterna que disminuye en la resistencia R2
puede comprender, a modo de ejemplo, 2,5 Veff.
La tensión alterna que disminuye en la
resistencia R2 se suministra desde el punto del circuito a a un
circuito de aplanamiento GL que presenta una característica de paso
bajo, que, en el presente caso, consiste en condensadores C1 y C2 y
una resistencia óhmica R3. En el lado de salida, este circuito de
aplanamiento GL está unido con un circuito de superposición US, que
consiste en el presente caso en resistencias óhmicas R4, R5 y R6. La
tensión alterna emitida por el circuito de aplanamiento GL alcanza
por la resistencia R4 el punto de circuito o de unión común b de
las resistencias R5 y R6, que forman en este documento un divisor de
tensión, que está conectado a una fuente de tensión continua DC,
que es, a modo de ejemplo, la fuente de tensión continua de
suministro del dispositivo de circuito. Esta fuente de tensión
continua de suministro DC puede emitir una tensión continua de
suministro de, a modo de ejemplo, 5 V. Las dos resistencias R5 y R6
pueden dividir esta tensión en el punto de circuito o unión común b
hasta, a modo de ejemplo, + 2,5 V, es decir, hasta la mitad de la
tensión continua de suministro.
Con el punto de circuito o unión común b de las
dos resistencias del divisor de tensión R5, R6 y de la resistencia
R4 está unida la entrada de un circuito de evaluación de tensión AS.
Este circuito de evaluación de tensión AS trabaja en este documento
a modo de un circuito disparador Schmitt. Contiene un primer
transistor bipolar T1 del tipo de conductividad npn, que, con su
base, está conectado por una resistencia óhmica de limitación de
corriente R9 en el punto de circuito o unión b del circuito de
superposición US. En este punto del circuito o unión b se presenta
una tensión sumada formada por la tensión alterna aplanada del punto
de circuito o unión a y la tensión continua suministrada por el
divisor de tensión de las resistencias R5 y R6. El emisor del
transistor T1 se sitúa en el punto de unión común de dos
resistencias óhmicas R7 y R8 que forman un divisor de tensión, que
también están conectadas a la fuente de tensión continua de
suministro DC.
Mientras que la base de transistor T1 que se ha
considerado anteriormente, utilizado como comparador de tensión
representa en cierto modo una de las entradas de un comparador de
tensión, el emisor del transistor T1 forma la segunda entrada del
correspondiente comparador de tensión. La tensión de emisor del
transistor T1 se fija por las resistencias del divisor de tensión
R7 y R8 hasta una tensión de comparación correspondiente a la
magnitud de la tensión continua que se presenta en el punto de
circuito o unión común b - que también se puede denominar punto del
circuito de suma - y, de hecho, teniendo en cuenta la disminución de
tensión de base - emisor del transistor T1.
El transistor T1 se sitúa con su colector sobre
el circuito en serie de una resistencia óhmica R10 y una resistencia
óhmica R11 en el polo positivo + de la fuente de tensión continua
DC. Con el punto de unión de las dos resistencias R10 y R11 está
unida la base de un transistor bipolar adicional T2 que, sin
embargo, es del tipo de conductividad pnp. Este transistor T2 se
sitúa con su emisor directamente en el polo positivo + de la fuente
de tensión continua de suministro DC y con su colector está unido
por un resistencia óhmica R12 con el polo negativo - de esta fuente
de tensión continua de alimentación DC. La base del transistor T2
está unida adicionalmente con una de las armaduras de un
condensador C3, cuya otra armadura está unida con el polo negativo -
de la correspondiente fuente de tensión continua de suministro DC.
El punto de circuito o unión común c del colector del transistor T2
y de la resistencia R12 está unido con una conexión de salida A1. La
otra conexión de la resistencia R12 y, por tanto, la conexión
negativa - de la fuente de tensión continua de suministro DC están
unidas con una conexión de salida A0.
Ya que se ha explicado anteriormente la
estructuración del dispositivo de circuito representado en la Figura
1 en el alcance requerido para la comprensión de la presente
invención, a continuación se detalla el funcionamiento de este
dispositivo de circuito recurriendo al diagrama de acuerdo con la
Figura 2.
En el punto de circuito o unión a en la Figura 1
se puede presentar la tensión alterna representada en la Figura 2a,
cuyas semiondas negativas se ven influidas en su recorrido en este
documento por impulsos perturbadores superpuestos. La influencia es
tan intensa que por los correspondientes impulsos perturbadores,
como consecuencia de fuertes caídas asociadas a los mismos de la
tensión alterna correspondiente, se simulan en cierto modo pasajes
por cero de la tensión alterna.
En el punto de circuito o unión b, es decir, en
el punto de tensión de suma de acuerdo con la Figura 1 se presenta
entonces la tensión sumada representada en la Figura 2b, en la que
en este documento se superpone a una tensión continua de 2,5 V la
tensión alterna aplanada, que se ha obtenido a partir de la tensión
alterna emitida por el punto de unión a. La línea central de
tensión continua representada en la Figura 2b, alrededor de la cual
tiene un recorrido la correspondiente tensión alterna, posee, por
tanto, una magnitud de + 2,5 V. Como se puede observar, en esta
tensión alterna, las caídas provocadas por impulsos perturbadores
del recorrido de la tensión alterna están claramente disminuidas
con respecto a las de la Figura 2a. El motivo de esto es el efecto
de paso bajo del circuito de aplanamiento GL representado en la
Figura 1. De este modo, por estas caídas de tensión no se continúan
simulando pasajes por cero de la tensión alterna, de tal forma que
el recorrido de tensión alterna conseguido se puede evaluar de
forma segura de acuerdo con la Figura 2b en el circuito de
evaluación de tensión AS.
El efecto de aplanamiento del circuito de
aplanamiento GL, por lo demás, es más eficaz cuanto más baja se
sitúe la frecuencia límite del miembro de paso bajo que forma el
circuito de aplanamiento. Se puede fijar para la aparición de
impulsos de corriente con una frecuencia perturbadora superior a 500
Hz para la tensión alterna de red de 50 Hz, por ejemplo, entre 50
Hz y 500 Hz.
En el circuito de evaluación de tensión AS, el
transistor npn T1 se controla por las semiondas positivas de la
tensión alterna representada en la Figura 2b hasta el estado
conductor. En este estado conductor descarga por su tramo de
colector-emisor y las resistencias óhmicas R8 y R10
el condensador C3 cargado previamente por la resistencia R11 hasta
un potencial positivo que bloquea el transistor pnp T2. De este
modo, el transistor pnp T2 se controla a continuación hasta el
estado conductor, de tal forma que en su colector y, por tanto, en
la resistencia óhmica R12 que forma la resistencia del colector de
este transistor T2 la y en la salida de circuito A1 con respecto a
la salida de circuito A0 se presenta un impulso de tensión positivo
con el recorrido mostrado en la Figura 2c. Con la aparición de las
semiondas negativas de la tensión alterna representada en la Figura
2b, el transistor npn T1 se vuelve a pasar al estado bloqueado. De
este modo, la armadura unida con la base del transistor pnp T2 del
condensador C3 se vuelve a cargar hasta una potencial positivo por
la fuente de tensión continua de suministro DC por la resistencia
óhmica R11. Esto, a su vez, tiene como consecuencia un bloqueo del
transistor T2, como se observa en la Figura 2c.
Los flancos de impulso de la secuencia de
impulsos rectangulares formada de este modo se presentan, como se
puede observar en la Figura 2c, de forma completamente sincrónica
con los pasajes por cero de la tensión alterna de acuerdo con la
Figura 2a; de este modo se determinan de forma segura los pasajes
por cero de la tensión alterna de acuerdo con la Figura 2a. Por
tanto, la secuencia de impulsos rectangulares correspondiente se
puede usar para un control sincrónico, por ejemplo, de diferentes
consumidores, accionadores y sensores de un aparato o aparato
doméstico a alimentar. Por tanto, la tensión alterna de acuerdo con
la Figura 2a sirve por la presente invención no de forma directa,
sino indirecta para la alimentación de un aparato eléctrico y,
particularmente, de un aparato doméstico eléctrico.
Finalmente se señala que el nivel de tensión
continua de la tensión de superposición, que se presenta en el
punto de unión o circuito b en el dispositivo de circuito
representado en la Figura 1, no tiene que fijarse hasta la mitad
del valor de la tensión continua de suministro; más bien también se
puede fijar en un nivel diferente situado en el intervalo positivo
de tensión continua.
\newpage
- a, b, c
- puntos de circuito o unión
- A1
- conexión de salida
- AC
- fuente de tensión alterna
- AO
- conexión de salida
- AS
- circuito de evaluación de tensión
- C1, C2, C3
- condensadores
- DC
- fuente de tensión continua de suministro
- GL
- circuito de aplanamiento
- R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7, R8, R9, R10, R11, R12
- resistencias óhmicas
- T1, T2
- transistores bipolares
- US
- circuito de superposición
Claims (8)
1. Dispositivo de circuito para la determinación
de pasajes por cero de una tensión alterna, que puede estar
influida en su recorrido por impulsos perturbadores superpuestos a
la misma y que sirve para la alimentación de un aparato eléctrico,
particularmente de un aparato doméstico eléctrico, con un circuito
de aplanamiento que presenta una característica de paso bajo, al
que se suministra por el lado de entrada la tensión alterna y
detrás del cual se conecta en el lado de salida un circuito de
evaluación de tensión que determina los pasajes por cero de la
tensión alterna, caracterizado por que entre el lado de
salida del circuito de aplanamiento (GL) y el lado de entrada del
circuito de evaluación de tensión (AS) se conecta un circuito de
superposición (US), que superpone a la tensión alterna (a) una
tensión continua tal, que los pasajes por cero de la tensión
alterna contenida en la tensión sumada formada de este modo (b) se
sitúan en el intervalo positivo de tensión continua y por que el
circuito de evaluación de tensión (AS) presenta un valor umbral
correspondiente a la magnitud de la tensión continua y que modifica
con los pasajes por cero de la tensión alterna contenida en la
tensión sumada (b) su nivel inicial.
2. Dispositivo de circuito de acuerdo con la
reivindicación 1, caracterizado por que la tensión alterna es
una tensión alterna de red monofásica (AC), que se superpone
disminuida mediante un divisor de tensión (R1, R2) a la tensión
continua.
3. Dispositivo de circuito de acuerdo con la
reivindicación 1 ó 2, caracterizado por que el circuito de
evaluación de tensión (AS) se estructura a modo de un circuito
disparador Schmitt.
4. Dispositivo de circuito de acuerdo con la
reivindicación 3, caracterizado por que el circuito de
evaluación de tensión (AS) contiene un comparador de tensión (T1)
que presenta dos entradas, a una de cuyas entradas se suministra la
tensión sumada (b) formada a partir de la tensión continua que se ha
mencionado y la tensión alterna (a) y a cuya otra entrada se
suministra una tensión de comparación correspondiente a la magnitud
de la tensión continua respectiva.
5. Dispositivo de circuito de acuerdo con la
reivindicación 4, caracterizado por que el comparador de
tensión (T1) está formado por un transistor (T1), al que se
suministra en sus electrodos de entrada la tensión sumada (b) que
se ha mencionado o la tensión de comparación que se ha
mencionado.
6. Dispositivo de circuito de acuerdo con la
reivindicación 5, caracterizado por que el transistor (T1) es
un transistor bipolar (T1), al que se suministra la tensión sumada
(b) en su base o en su emisor y al que se suministra la tensión de
comparación que se ha mencionado en su emisor o en una base y por
que al transistor bipolar correspondiente (T1) se suministra en su
colector por una resistencia óhmica (R10, R11) una tensión de
colector.
7. Dispositivo de circuito de acuerdo con la
reivindicación 6, caracterizado por que uno de los
transistores bipolares que se han mencionado (T1) está unido en el
lado del colector con la base de un transistor bipolar adicional
(T2), que es particularmente de un tipo de conductividad, que es
opuesto al tipo de conductividad del transistor bipolar que se ha
mencionado en primer lugar (T1) y por que el transistor bipolar
adicional correspondiente (T2) se acciona en un circuito básico
base de emisor y permite tomar una tensión de salida en una
resistencia de colector óhmica (R2).
8. Dispositivo de circuito de acuerdo con la
reivindicación 7, caracterizado por que entre la base del
transistor bipolar adicional que se ha mencionado (T2) y una
conexión (-) de una fuente de tensión de alimentación (DC) para los
dos transistores bipolares (T1, T2) se sitúa un condensador
(C3).
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