ES2338246T3 - Cebo piro-electronico de circuito de derivacion de puente electrotermico. - Google Patents
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Abstract
Un cebo piro-electrónico (1) que comprende un circuito electrónico (2) para, al menos, controlar el encendido del cebo mediante el envío de una corriente por un puente electrotérmico (4), de tal manera que el cebo comprende, además, al menos un medio de derivación eléctrica (7), dispuesto en paralelo con el puente (4), caracterizado por que el circuito electrónico (2) recibe órdenes provenientes de una línea o conducción de encendido para producir instrucciones, y el medio de derivación eléctrica (7) es activo y controlable por instrucciones que permiten una selección de estados, de tal modo que los estados consisten en un estado cerrado, de pequeña resistencia eléctrica de la derivación (7), destinado a impedir el encendido del cebo (1) por desviación, a través de la derivación (7), de la corriente del puente (4), en el estado cerrado, de forma que el puente (4) puede ser sometido tan sólo a una tensión comprendida entre cero voltios y Rcebo × Io cebo voltios, siendo Rcebo la resistencia del cebo (1) y siendo Io cebo la intensidad máxima de no encendido del cebo (1), y un estado abierto, de fuerte resistencia eléctrica de la derivación (7).
Description
Cebo piro-electrónico de
circuito de derivación de puente electrotérmico.
La presente invención se refiere a un cebo
piro-electrónico de circuito de derivación de puente
electrotérmico. Tiene aplicaciones en el dominio de la pirotecnia,
al menos para el control del encendido de cebos.
El encendido eléctrico de los cebos es una
técnica conocida de antiguo. Ésta consiste en enviar, por un puente
electrotérmico en contacto con una composición primaria, por medio
de una línea o conducción eléctrica, una corriente suficiente para
provocar el encendido de la composición primaria. Ha evolucionado,
recientemente, gracias a la puesta en práctica de cebos
electrónicos que pueden recibir órdenes por la conducción eléctrica,
por ejemplo, órdenes de selección específica de cebo y/o de
programación (retardo, encendido...), y/o que son capaces de emitir
datos por la misma conducción eléctrica, por ejemplo, datos de
identificación de cebo.
La seguridad es un elemento fundamental de este
campo de la pirotecnia y se han desarrollado soluciones para
disminuir los riesgos de encendido inopinado del cebo, por ejemplo,
a causa de corrientes espurias o parásitas o de descargas
electrostáticas. En efecto, en el caso de cebos puramente eléctricos
que comprenden solamente un puente electrotérmico directamente
conectado a una conducción de encendido, es posible poner en
práctica, como en el documento US-6.220.163 B1, que
constituye un punto de partida para el preámbulo de la
reivindicación 1, un filtro compresor de señal pasivo de varistor,
o resistencia variable, o de diodos Zener. Cabe, igualmente, la
posibilidad de utilizar puentes que necesitan energías más grandes
para provocar el encendido del cebo, a fin de disminuir la
sensibilidad del conjunto. El caso de los cebos que comprenden
circuitos electrónicos es más complejo, debido a su sensibilidad
intrínseca a las corrientes débiles y/o a las descargas
electrostáticas. Se ha propuesto, por tanto, poner en práctica, en
relación con los circuitos electrónicos, dispositivos pasivos de
protección del tipo de los compresores de señal o limitadores
(descargadores disruptivos, red de diodos de entrada, filtro de RC
de paso bajo de entrada...). Además de que estas soluciones son
pasivas, se ponen en práctica del lado de la interfaz con la
conducción de encendido (lo que permite, de la forma más general,
el control codificado y/o el intercambio de datos y/o la
alimentación para los cebos electrónicos).
La presente invención propone, por su parte, la
utilización de una solución activa que se pone en práctica en
relación con el puente electrotérmico y que consiste en poner en
paralelo con el puente una derivación eléctrica, de preferencia,
bidireccional o de doble sentido, controlable, monoestable o
biestable. La solución propuesta se diferencia de la del documento
US-5.460.093 en que la carga y la descarga de un
condensador de encendido son controladas. Para la derivación
biestable, las instrucciones que permiten poner la derivación ya
sea en un estado cerrado estable (que impide el funcionamiento del
puente y, por tanto, el encendido, y la derivación presenta
entonces una escasa resistencia eléctrica, en particular, con
respecto a la resistencia del puente), ya sea en un estado abierto
estable (la derivación presenta entonces una fuerte resistencia
eléctrica, en particular con respecto a la del puente y pone en
derivación, por tanto, una corriente despreciable). Para la
derivación monoestable, las instrucciones permiten poner la
derivación ya sea en un estado en el que puede bascular del estado
abierto al estado cerrado, de manera que dicho estado se denomina
estado basculante o de báscula, siendo el estado de báscula función
de un umbral de basculamiento de señal eléctrica de puente, y
obteniéndose el basculamiento hacia el estado cerrado cuando la
señal eléctrica aplicada al puente sobrepasa el umbral, ya sea en
un estado abierto forzado. Si, de preferencia, la derivación
monoestable que pasa al estado cerrado vuelve a pasar al estado
abierto cuando la señal eléctrica vuelve a pasar por debajo de un
umbral, y se contempla, igualmente, el caso en que la derivación
monoestable permanece en el estado cerrado tras el basculamiento,
se comprende que, entonces, es necesario hacer uso de una
instrucción específica para hacerla volver a bascular hacia el
estado de báscula abierta (desde el que podrá bascular hacia el
estado cerrado si el umbral es franqueado aún una vez más hacia
arriba) o enviar una instrucción de forzamiento de estado
abierto.
Se comprende que, en el estado cerrado, la
derivación, que está en paralelo con el puente, cortocircuita
sensiblemente el puente, que ya no puede funcionar entonces y
provocar el encendido (ya no puede calentarse suficientemente, a
falta de una corriente suficiente que circule por su seno). La
derivación monoestable está dimensionada para que su umbral de
basculamiento sea inferior al par Rcebo \times Io cebo, siendo
Rcebo la resistencia del cebo e Io cebo la intensidad máxima de no
encendido del cebo, de manera que la derivación es conductora por
encima de este umbral y no conductora por debajo de este umbral, lo
que hace imposible cualquier encendido inopinado. La derivación
monoestable se comporta como un compresor de señal controlable cuyo
estado cerrado hace que el puente no vea más de una tensión
comprendida, según el tipo de derivación, entre cero voltios
(cortocircuito perfecto) y, como máximo, Rcebo \times Io cebo
voltios (limitador verdadero). De preferencia, para la derivación
biestable, la derivación está configurada, en el estado cerrado,
para que el puente no vea más que una tensión comprendida, según el
tipo de derivación, entre cero voltios (cortocircuito perfecto) y,
como máximo, Rcebo \times Io cebo voltios (limitador
verdadero).
La invención se refiere, por tanto, a un cebo
piro-electrónico que comprende un circuito
electrónico para controlar, al menos, el encendido del cebo por
medio del envío de una corriente por un puente electrotérmico.
De acuerdo con la invención, el cebo comprende,
además, al menos un medio de derivación eléctrica dispuesto en
paralelo con el puente, de tal manera que el circuito electrónico
recibe órdenes provenientes de una línea o conducción de encendido,
a fin de producir instrucciones, y el medio de derivación es activo
y controlable por instrucciones que permiten una selección de
estados, de tal modo que los estados consisten en un estado
cerrado, de pequeña resistencia eléctrica de la derivación,
destinado a impedir el encendido del cebo por desviación, a través
de la derivación, de la corriente del puente, en el estado cerrado,
de forma que el puente puede ser sometido tan sólo a una tensión
comprendida entre cero voltios y Rcebo \times Io cebo voltios,
siendo Rcebo la resistencia del cebo y siendo Io cebo la intensidad
máxima de no encendido del cebo, y un estado abierto, de fuerte
resistencia eléctrica de la derivación (y que autoriza, por tanto,
un encendido que será obtenido cuando se envíe una corriente por el
puente como consecuencia de una instrucción de encendido, asociada
o no a una instrucción de estado).
En diversos modos de realización de la
invención, los medios siguientes, que pueden ser utilizados solos o
con arreglo a todas las combinaciones técnicamente contemplables,
son:
- la derivación es biestable, de manera que las
instrucciones permiten poner la derivación ya sea en un estado
cerrado estable, ya sea en un estado abierto estable,
- la derivación es monoestable, de forma que las
instrucciones permiten poner la derivación ya sea en un estado
basculante o de báscula, al menos del estado abierto hacia el estado
cerrado, de manera que el basculamiento es función de un umbral de
basculamiento de señal eléctrica de puente, de tal modo que el
basculamiento hacia el estado cerrado es obtenido cuando la señal
eléctrica aplicada al puente sobrepasa el umbral, ya sea en un
estado abierto forzado,
- después del basculamiento hacia el estado
cerrado de la derivación monoestable, dicha derivación vuelve a
bascular hacia el estado abierto cuando la señal eléctrica vuelve a
pasar por debajo de un umbral,
- la derivación monoestable que vuelve a pasar
hacia el estado abierto cuando la señal eléctrica vuelve a pasar
por debajo del umbral, presenta una histéresis, de tal modo que el
umbral de basculamiento del estado abierto hacia el estado cerrado
es superior al umbral de basculamiento del estado cerrado hacia el
estado abierto,
- la derivación monoestable que vuelve a pasar
hacia el estado abierto cuando la señal eléctrica vuelve a pasar
por debajo del umbral, está temporizada, de tal manera que el nuevo
basculamiento hacia el estado abierto se efectúa después de un
determinado retardo, una vez que la señal ha vuelto a pasar por
debajo del umbral,
- la derivación monoestable que vuelve a pasar
hacia el estado abierto cuando la señal eléctrica vuelve a pasar
por debajo del umbral, está temporizada, de tal modo que el nuevo
basculamiento hacia el estado abierto se efectúa después de un
determinado retardo, una vez que la señal ha pasado de nuevo y
permanece por debajo del umbral (la señal debe permanecer por
debajo del umbral un cierto tiempo para que haya nuevo
basculamiento),
- tras el basculamiento hacia el estado cerrado
de la derivación monoestable, dicha derivación permanece en el
estado cerrado cualquiera que sea el nivel o magnitud de la señal
eléctrica, de manera que una instrucción específica permite hacerla
bascular de nuevo al estado abierto (estado de báscula o estado
abierto forzado),
- la misma derivación puede ser monoestable o
biestable según el tipo de instrucción recibida,
- el umbral es un umbral de tensión escogido de
manera que sea inferior al producto Rcebo \times Io cebo, siendo
Rcebo la resistencia del cebo e Io cebo la intensidad máxima de no
encendido del cebo,
- la resistencia en el estado cerrado de la
derivación es inferior a la resistencia del puente dividida por
10,
- la señal eléctrica de puente es la tensión en
los contactos o bornes del puente,
- la señal eléctrica de puente es la tensión en
los bornes de un condensador destinado a ser descargado a través
del puente en el momento del encendido,
- la derivación es bidireccional o de doble
sentido (además de una corriente de polaridad constante -corriente
continua de forma cualquiera-, la derivación bidireccional deja
pasar una corriente eventual alterna) (las características
eléctricas de conducción en el estado cerrado pueden ser diferentes
en función del sentido -polaridad- de la corriente desviada a
derivada, como, por ejemplo, en el caso de una derivación
constituida por un transistor NPN y por un diodo en paralelo,
cátodo en el colector y ánodo en el emisor: en un sentido, umbral
de conducción del diodo; en el otro sentido, tensión de saturación
del transistor que se ha hecho pasante),
- el cebo comprende un circuito electrónico
configurable ASIC, de tal manera que la derivación se encuentra
dentro o fuera de dicho circuito (ASIC = "application specific
integrated circuit": circuito integrado específico o dedicado a
una aplicación),
- la derivación es un componente escogido de
entre al menos uno (es decir, uno o varios, o una asociación de
estos componentes, por ejemplo, un transistor y un tiristor o triac)
o varios de los siguientes componentes:
- un relé electromagnético,
- un relé estático,
- un transistor bipolar,
- un transistor de efecto de campo,
- un tiristor,
- un triac,
- un conmutador micro-mecánico
eléctrico (MEMS),
- un diodo,
- un diodo Zener,
- un neón,
- en reposo, la derivación se encuentra en un
estado que corresponde a una imposibilidad de encendido (se refiere
tanto a un cebo no conectado a una línea o conducción de encendido,
no alimentado, como a un cebo conectado a una conducción de
encendido recorrida por una corriente de comunicación y/o de
alimentación para un cebo de control por código, aparte de un
código de desinhibición o de activación, siendo estos términos
equivalentes),
- el cebo comprende, además, medios de medición
de la corriente que pasa por la derivación, y el cambio o
basculamiento al estado abierto es únicamente posible si la medida
de la corriente es inferior a un umbral predeterminado de
corriente,
- los estados de la derivación se encuentran
bajo la dependencia de instrucciones (códigos) enviados por una
conducción de encendido conectada al circuito electrónico del
cebo,
- la tensión de control de la apertura de la
derivación es superior a la tensión mínima de funcionamiento de la
lógica del módulo electrónico,
- el cebo comprende medios que permiten que el
paso a un estado que corresponde a una posibilidad de encendido se
encuentre bajo la dependencia de una instrucción de desinhibición
enviada al cebo,
- el cebo comprende medios que permiten que el
paso a un estado que corresponde a una imposibilidad de encendido
se encuentre bajo la dependencia de una instrucción de inhibición
enviada al cebo.
Gracias a la puesta en práctica de una
derivación, además de una seguridad incrementada, es posible
realizar ensayos con el cebo hasta provocar una descarga eléctrica
(simulación de una corriente parásita o instrucción de encendido,
pero con inhibición de encendido con la derivación en estado cerrado
estable o en un estado de báscula) por el circuito final del
puente, pero sin provocar el encendido real del cebo, gracias a que
la descarga es esencialmente derivada o desviada a través de la
derivación. Es posible, por tanto, realizar ensayos más incisivos o
agresivos que lo que era posible anteriormente.
A continuación, se proporcionará un ejemplo de
la presente invención, sin que ésta se vea por ello limitada,
mediante la descripción que sigue, en relación con la figura
siguiente:
la Figura 1, que representa un esquema funcional
de un cebo de acuerdo con la invención.
En la Figura 1, el cebo 1 comprende un módulo
electrónico 2, conectado, según se indica por la referencia 3, a
una línea o conducción de encendido por la cual, según el grado de
complejidad del módulo 2, pasa una corriente de encendido o de
órdenes (códigos o instrucciones diversas del encendido) que es
recibida por el módulo, así como, eventualmente, datos que pueden
ser enviados desde el módulo al exterior. El módulo comprende un
circuito electrónico de control. Un puente termoeléctrico 4 está
conectado a dos conducciones de alimentación eléctrica por la
intermediación de un elemento de control de encendido, trtir, que es
un transistor 5, preferiblemente, un MOS [de
metal-óxido-semiconductor], como en la Figura 1. Un
condensador de almacenamiento Ctir se encuentra dispuesto entre las
dos conducciones de alimentación y está destinado a almacenar
energía particularmente destinada al encendido. Una derivación 7
está dispuesta en paralelo con el puente 4. Los estados abierto y
cerrado de la derivación pueden ser controlados por el circuito
electrónico, a través de la conducción 8. El circuito electrónico,
por medio de una conducción 6, puede controlar el encendido del cebo
al hacer pasante el transistor 5 (y con la condición de que la
derivación 7 se encuentre en un estado abierto estable o
forzado).
En el caso de una derivación biestable, las
instrucciones permiten hacer pasar la derivación de un estado
abierto estable a un estado cerrado estable, o a la inversa.
En el caso de una derivación monoestable, las
instrucciones permiten hacer pasar la derivación de un estado de
báscula en el que la derivación puede pasar al menos de un estado
abierto a un estado cerrado, según el valor de una señal eléctrica
de puente, medida en los contactos o bornes del puente o en los
bornes de la capacidad Ctir, con respecto a un umbral, o hacerla
pasar a un estado abierto forzado, y a la inversa. En el estado de
báscula, la derivación puede bascular de nuevo al estado abierto
automáticamente o no, en función de la señal eléctrica, según la
variante que se ponga en práctica.
De preferencia, es el circuito electrónico el
que controla el basculamiento en función de la señal eléctrica de
puente, de tal modo que la derivación se presenta como un simple
conmutador o interruptor. Preferiblemente, se pone en práctica una
derivación electrónica que consiste en, o comprende, un transistor
bipolar o de efecto de campo, en particular MOS para éste último.
En una variante en la que el circuito electrónico no lleva a cabo
controles, la derivación comprende medios de medición de la señal y
de control del basculamiento adecuados.
Es, igualmente, posible poner en práctica medios
de seguridad complementarios con una medición de la corriente que
atraviesa la derivación 7 que está en paralelo con el puente
termoeléctrico 4, y únicamente se autorizará el basculamiento del
estado cerrado (por tanto, cebo inhibido) al estado abierto (cebo
desinhibido, que autoriza, entonces, un eventual encendido) si la
medida de la corriente es inferior a un umbral.
En una variante de la invención, es, igualmente,
posible poner en práctica, además de la derivación que está en
paralelo con el puente, un circuito de conmutación suplementario
(abierto = no conductor/cerrado = conductor), controlable en serie
con el puente, de tal manera que la derivación se encuentra en
paralelo con el circuito de conmutación y con el puente, estando
estos dos últimos en serie, de modo que el circuito de conmutación
tiene instrucciones inversas con respecto a una derivación (para el
encendido, es necesario que el circuito de conmutación esté cerrado
y la derivación abierta). Como alternativa a esta variante, el
circuito de conmutación puede estar en serie con el puente y con la
derivación, que se encuentran en paralelo. En estos dos casos, el
circuito de conmutación es, de preferencia, distinto del elemento de
control 5 del encendido. Debe apreciarse que esta variante presenta
el inconveniente de añadir un circuito de conmutación que puede
presentar una cierta resistencia interna, incluso cerrado, y que
está en serie con el puente, lo que puede reducir la energía que se
suministra al puente.
Por último, y preferiblemente, cuando el cebo
está en reposo, sin ser utilizado, no conectado a una conducción de
encendido, no alimentado, o incluso conectado y alimentado por una
conducción de encendido, el cebo está inicialmente (en ausencia de
una instrucción contraria) en un estado de inhibición del encendido,
es decir, la derivación está en un estado cerrado estable (caso de
la derivación biestable) o en un estado basculante o de báscula
(caso de la derivación monoestable), impidiéndose, de esta forma,
cualquier encendido inopinado.
Claims (13)
1. Un cebo piro-electrónico (1)
que comprende un circuito electrónico (2) para, al menos, controlar
el encendido del cebo mediante el envío de una corriente por un
puente electrotérmico (4), de tal manera que el cebo comprende,
además, al menos un medio de derivación eléctrica (7), dispuesto en
paralelo con el puente (4),
caracterizado por que el circuito
electrónico (2) recibe órdenes provenientes de una línea o
conducción de encendido para producir instrucciones, y el medio de
derivación eléctrica (7) es activo y controlable por instrucciones
que permiten una selección de estados, de tal modo que los estados
consisten en un estado cerrado, de pequeña resistencia eléctrica de
la derivación (7), destinado a impedir el encendido del cebo (1) por
desviación, a través de la derivación (7), de la corriente del
puente (4), en el estado cerrado, de forma que el puente (4) puede
ser sometido tan sólo a una tensión comprendida entre cero voltios y
Rcebo \times Io cebo voltios, siendo Rcebo la resistencia del
cebo (1) y siendo Io cebo la intensidad máxima de no encendido del
cebo (1), y un estado abierto, de fuerte resistencia eléctrica de
la derivación (7).
2. Un cebo (1) de acuerdo con la reivindicación
1, caracterizado por que, en reposo, la derivación (7) se
encuentra en un estado que corresponde a una imposibilidad de
encendido.
3. Un cebo (1) de acuerdo con la reivindicación
1 ó la reivindicación 2, caracterizado por que la derivación
(7) es biestable, de tal manera que las instrucciones permiten poner
la derivación (7) ya sea en un estado cerrado estable, ya sea en un
estado abierto estable.
4. Un cebo (1) de acuerdo con una cualquiera de
las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que la
derivación (7) es monoestable, de tal modo que las instrucciones
permiten poner la derivación (7) ya sea en un estado basculante o
de báscula, al menos del estado abierto hacia el estado cerrado,
siendo el basculamiento función de un umbral de basculamiento de
señal eléctrica de puente (4), de tal manera que el basculamiento
hacia el estado cerrado se obtiene cuando la señal eléctrica
aplicada al puente (4) sobrepasa el umbral, ya sea en un estado
abierto forzado.
5. Un cebo (1) de acuerdo con la reivindicación
4, caracterizado por que, tras el basculamiento hacia el
estado cerrado de la derivación monoestable (7), dicha derivación
(7) vuelve a bascular hacia el estado abierto cuando la señal
eléctrica pasa de nuevo por debajo de un umbral.
6. Un cebo (1) de acuerdo con una cualquiera de
las reivindicaciones 4 ó 5, caracterizado por que el umbral
es un umbral de tensión escogido de tal modo que es inferior al
producto Rcebo \times Io cebo.
7. Un cebo (1) de acuerdo con una cualquiera de
las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que la
resistencia en el estado cerrado de la derivación (7) es inferior a
la resistencia del puente (4) dividida por 10.
8. Un cebo (1) de acuerdo con una cualquiera de
las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que la
derivación (7) es un componente escogido de entre uno o varios de
los componentes siguientes:
- un relé electromagnético,
- un relé estático,
- un transistor bipolar,
- un transistor de efecto de campo,
- un tiristor,
- un triac,
- un conmutador micro-mecánico
eléctrico,
- un diodo,
- un diodo Zener,
- un neón.
9. Un cebo (1) de acuerdo con una cualquiera de
las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que la
derivación (7) es bidireccional o de doble sentido.
10. Un cebo (1) de acuerdo con una cualquiera de
las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que
comprende un circuito electrónico configurable ASIC, de tal modo
que la derivación (7) se encuentra dentro o fuera de dicho
circuito.
11. Un cebo (1) de acuerdo con una cualquiera de
las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que
comprende medios que permiten que el paso a un estado que
corresponde a una posibilidad de encendido se encuentre bajo la
dependencia de una instrucción de desinhibición enviada al cebo
(1).
12. Un cebo (1) de acuerdo con una cualquiera de
las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que
comprende medios que permiten que el paso a un estado que
corresponde a una imposibilidad de encendido se encuentre bajo la
dependencia de una instrucción de inhibición enviada al cebo
(1).
13. Un cebo (1) de acuerdo con una cualquiera de
las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que la
tensión de control de la apertura de la derivación (7) es superior a
la tensión mínima de funcionamiento de la lógica del módulo
electrónico.
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