ES2342105T3 - Modem de bus para sistemas electricos de edificios e industriales. - Google Patents
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Abstract
Módem de bus para sistemas eléctricos de edificios e industriales que comprende un módulo (100) que comprende un par de clavijas (1, 2) de entrada previstas para conectarse al bus y un par de clavijas (9, 10) de salida previstas para conectarse al circuito eléctrico de un dispositivo que va a conectarse al bus, caracterizado porque dicho módulo (100) comprende además: - un circuito (3) de control de tensión que puede tomar la tensión de dicho bus y controlar la tensión (VASB) en un condensador (C1) dispuesto en los bornes de dichas clavijas (9, 10) de salida, y - un circuito (5) de control de transmisión que puede controlar un conmutador (7) electrónico, que controla un circuito (8) de limitación de corriente que puede limitar la corriente en el bus durante la transmisión de señales desde el bus hasta los dispositivos conectados al bus y viceversa.
Description
Módem de bus para sistemas eléctricos de
edificios e industriales.
La presente invención se refiere a un
dispositivo de módem para la comunicación por bus para sistemas
eléctricos de edificios e industriales, tales como por ejemplo el
bus conocido por el nombre comercial de "bus Konnex TP1", que
hace posible en un entorno residencial, del sector terciario e
industrial conseguir la gestión integrada de diversos sistemas
tales como, por ejemplo, sistemas eléctricos, de calentamiento, de
acondicionamiento de aire, de riego y
anti-intrusión y alarmas técnicas, tales como
detectores de gas, agua y humo.
El módem según la invención permite tomar del
bus la tensión de alimentación necesaria para el funcionamiento de
diversos dispositivos de control y proporciona la posibilidad de
decodificar las señales transmitidas en el bus y de codificar las
señales que van a transmitirse en el bus.
La comunicación entre el módem y el bus es de
tipo bidireccional, semidúplex y el soporte de transmisión de los
datos intercambiados se consigue mediante un par único de hilos
trenzados, también conocidos como cable dúplex.
Las tensiones presentes en el cable conductor de
bus son de tipo SELV (Safety Extra Low Voltage, de tensión
extra baja de seguridad).
En este campo de aplicación, los dispositivos
integrados producidos por Siemens están presentes en el mercado con
la función de módems para el bus Konnex TP1. Ejemplos de tales
dispositivos de módem se describen en la patente europea EP 0 770
285.
En la técnica se conocen dos componentes: FZE
1066 - EIB Twisted Pair Transceiver (transceptor de par
trenzado) y
EIB-TP-UART-IC.
El primer componente es un módem integrado que
principalmente permite crear una interfaz entre el bus y un
microcontrolador. De hecho hace posible generar desde el bus
diversas tensiones de alimentación, intercomunicar señales para el
microcontrolador, decodificar la señal en el bus y codificar los
mensajes que van a transmitirse.
Los mensajes transmitidos en el bus se
superponen en la tensión de alimentación continua que oscila entre
aproximadamente 20 V y 30 V. Esto es una señal digital en la que el
bit "0" único se obtiene consiguiendo una caída de tensión de
aproximadamente 7 V con una duración de aproximadamente 35 \mus.
El bit dura 104 \mus en total, dando como resultado una
transmisión a 9600 baudios. El bit "1", por otro lado, no lleva
a variaciones significativas en la tensión continua del bus.
En la figura 1 se muestran a modo de ejemplo las
especificaciones del bus Konnex para la transmisión del bit
"0". En la figura 2, por otro lado, se muestra un diagrama que
ilustra la transmisión por bus de una secuencia de bits.
La función principal del módem FZE 1066 es
obtener las diversas alimentaciones de los dispositivos, de modo
que se afecte a la transmisión de la señal en el bus sólo de manera
mínima. En particular un módem de este tipo no debe cargar los
flancos de subida y de bajada en la creación de la caída de tensión
y sólo debe provocar una variación mínima de la corriente en el bus
cuando se transmiten mensajes.
En cuanto a la decodificación de los mensajes
presentes en el bus, el módem decodifica cada bit individual,
adaptando los niveles de las señales presentes en el bus a los
necesarios para un microcontrolador. Todos los flancos de los bits
transmitidos se decodifican sin ninguna acción de filtrado digital o
analógico.
La tercera característica básica del módem FZE
1066 es la de convertir los mensajes transmitidos por el
microcontrolador en niveles de tensión adecuados para transmitirse
en el bus. Esto debe poder generar caídas de tensión en el bus con
flancos y una profundidad adecuados.
En cuanto al segundo dispositivo de módem
EIB-TP-UART-IC, la
diferencia esencial con respecto al primero se encuentra en la
decodificación de los bytes de mensajes presentes en el bus, es
decir, convierte los mensajes de tipo TP presentes en el bus en
UART para su envío a un microcontrolador y viceversa.
El objetivo de la presente invención es realizar
un circuito de módem para la comunicación por bus, en particular
para un bus Konnex TP1, que es extremadamente versátil, puede
adaptarse fácilmente a diversas aplicaciones para controlar, a
través del bus, diversos tipos de dispositivos.
Otro objetivo de la presente invención es
proporcionar un módem de bus de este tipo que es modular, compuesto
por diversos módulos flexibles que pueden añadirse al bus según las
necesidades de los diversos dispositivos que deben conectarse al
bus.
Otro objetivo más de la presente invención es
proporcionar un módem de bus de este tipo en el que los módulos
proporcionan componentes intercambiables que pueden añadirse según
las diversas necesidades.
Otro objetivo más de la presente invención es
proporcionar un módem de bus de este tipo que tiene un número
limitado de componentes discretos, para optimizar los costes y el
espacio ocupado.
Estos objetivos se consiguen según la invención
con las características enumeradas en la reivindicación 1
independiente adjunta.
Las realizaciones ventajosas de la invención son
evidentes a partir de las reivindicaciones dependientes.
El módem de bus para sistemas eléctricos de
edificios e industriales según la invención comprende un módulo que
comprende un par de clavijas de entrada diseñadas para conectarse al
bus y un par de clavijas de salida diseñadas para conectarse al
circuito eléctrico de un dispositivo que va a conectarse al bus. El
módulo comprende además:
- un circuito de control de tensión que puede
tomar la tensión del bus y controlar la tensión en un condensador
dispuesto en los bornes de las clavijas de salida, y
- un circuito de control de transmisión que
puede controlar un conmutador electrónico que controla un circuito
de limitación de corriente que puede limitar la corriente en el bus
durante la transmisión de señales desde el bus hasta los
dispositivos conectados al bus y viceversa.
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La ventaja principal de este tipo de sistema es
la flexibilidad, entendida como la posibilidad de poder programar y
reprogramar funciones y controles a voluntad.
La conexión entre los dispositivos tiene lugar
de una manera "lógica". Cada componente, incluso los que
realizan las funciones más simples tales como por ejemplo un botón
pulsador, puede recibir y transmitir órdenes y señales codificadas
en el cable de bus. Los datos así transmitidos circulan en el bus y
se reciben sólo por el aparato para el que están previstos.
Los dispositivos de control, señalización y
accionamiento individuales pueden conectarse en cualquier punto del
bus, sin ninguna lógica particular. Las funciones y conexiones
lógicas se definen mediante un procedimiento de configuración
adecuado.
Las correlaciones y condiciones de
funcionamiento del sistema se modifican modificando la configuración
del sistema sin intervenir en el cableado. Esta es una oportunidad
fundamental no sólo en relación con la configuración residencial
sino también en la configuración del sector terciario e industrial,
en la que es más frecuente la necesidad de modificar el uso
designado o la división de entornos de funcionamiento (oficinas,
espacios abiertos, divisiones móviles).
La versatilidad del sistema se hace por tanto
completa. En cualquier momento el uso de los componentes puede
"reprogramarse" para cumplir mejor con las necesidades para el
uso de cada espacio.
Puede satisfacerse cualquier petición del
cliente, ofreciendo a cada uno una solución personalizada, dedicada
que puede cumplir con las necesidades específicas.
La instalación es además mucho más sencilla que
para un sistema tradicional. No se requiere un cableado dedicado
para los dispositivos de control; un cable dúplex trenzado simple es
suficiente para conectar entre sí todos los dispositivos domóticos
del sistema. La comunicación entre los diversos dispositivos tiene
lugar en forma de paquetes digitales. Cada paquete contiene un
determinado número de bytes, generalmente no más de diez. Los
paquetes se denominan a menudo con términos equivalentes: mensajes,
telegramas o tramas. Velocidades de transmisión típicas son 9,6
kbit/s.
La compartición de los medios de comunicación
hace posible que cada vez sólo un elemento acceda al bus para
transmitir datos; de otro modo, en caso de un acceso simultáneo, se
producen colisiones. El número máximo de dispositivos que pueden
conectarse depende de muchos factores y generalmente no supera los
256.
Sin embargo, usando dispositivos conocidos como
"acopladores" es posible conectar más de 10.000 dispositivos.
La longitud máxima del cable de bus está limitada por la atenuación
de señal. Sin hacer uso de "acopladores" pueden alcanzarse
distancias del orden de un kilómetro, más que suficiente para la
mayoría de sistemas.
Las conexiones entre los dispositivos pueden
realizarse de las siguientes maneras:
- lineal: hay una única estructura principal a
la que se conectan todos los dispositivos;
- en estrella: cada dispositivo individual se
conecta a un punto central;
- en árbol: ramas que conectan una pluralidad de
dispositivos salen de una estructura principal central;
- libre: ésta es la combinación de todas las
modalidades descritas anteriormente.
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Las características y las ventajas de la
invención se aclararán mediante la descripción detallada de
realizaciones que se realiza a continuación a modo de ejemplo no
limitativo, con referencia a las figuras adjuntas, en las que:
la figura 1 es un diagrama que ilustra las
especificaciones para la transmisión del bit "0" en el bus
Konnex TP1;
la figura 2 es un diagrama que ilustra una
secuencia genérica de bits transmitida en un bus;
la figura 3 es un diagrama de bloques de
distribución que ilustra un primer módulo del módem de bus según la
invención;
la figura 4 es un diagrama de bloques de
distribución que ilustra un segundo módulo del módem de bus según
la invención;
la figura 5 es un diagrama de circuito que
ilustra en detalle una realización del circuito V_{ABS} de control
del primer módulo de la figura 3;
la figura 6 es un diagrama de circuito que
ilustra en detalle una realización del circuito de limitación de
corriente del primer módulo de la figura 3;
la figura 7 es un diagrama de circuito, como la
figura 6, en el que se ilustra en detalle una realización del
circuito de conmutación de control;
la figura 8 es un diagrama de circuito, como la
figura 7, en el que se ilustra en detalle una realización del
circuito de control de transmisión; y
la figura 9 es un diagrama de circuito que
ilustra en detalle una realización del circuito V_{M\_BUS} de
control del segundo módulo de la figura 4.
\vskip1.000000\baselineskip
El módem de bus según la invención se describe
con la ayuda de las figuras.
El módem según la invención comprende un primer
módulo 100 cuya distribución se ilustra en la figura 3 y un segundo
módulo 200 opcional cuya distribución se ilustra en la figura 4.
Tal como se muestra en la figura 3, el primer
módulo 100 del módem comprende dos clavijas 1 y 2 de entrada
previstas para conectarse al bus y dos clavijas 9 y 10 de salida
previstas para conectarse al circuito de un dispositivo conectado
al bus, tal como por ejemplo un dispositivo domótico.
Entre las clavijas 1 y 2 está dispuesto un
circuito de control de V_{ASB} indicado con 3, que puede controlar
la tensión V_{ASB} en los bornes de las clavijas 9 y 10 de
salida. El circuito de control de V_{ASB} está conectado,
mediante una conexión 6, a un condensador C1 dispuesto entre las
clavijas 9 y 10 de salida. Por tanto, el circuito de control de
V_{ASB} mantiene el condensador C1 cargado para controlar la
tensión en los bornes de las clavijas 9 y 10.
El módulo 100 comprende un circuito 5 de control
de transmisión, que controla un circuito 8 de limitación de
corriente, que actúa sobre un conmutador 7. El conmutador 7 está
conectado mediante una conexión 4 a la clavija 6 de salida del
circuito 3 de control de V_{ASB} y al circuito 8 de limitación de
corriente. El circuito 5 de control de transmisión está dispuesto
entre las clavijas 1 y 2 de entrada y está conectado a la clavija 9
de salida y al conmutador 7.
El circuito 3 de control de V_{ASB} debe
alimentar al condensador C1 desde el que toman su alimentación la
mayoría de los diversos circuitos de control electrónicos de un
dispositivo domótico previsto para conectarse al bus. El objetivo
del circuito 3 de control de V_{ASB} es tomar la corriente
necesaria del bus sin interferir con los mensajes transmitidos en
el bus. La absorción de corriente no debe variar de manera
perceptible cuando se produzcan caídas de tensión debido a los bits
transmitidos en el bus.
El condensador C1 sirve como filtro paso bajo y
por tanto, si el circuito 3 de control de V_{ASB} tiene un tamaño
correcto, la frecuencia de ajuste máxima es menor que la frecuencia
de transmisión mínima. Esto garantiza que la resistencia del
circuito 3 de control de V_{ASB} es suficientemente baja para la
alimentación de los circuitos conectados entre las clavijas 9 y 10
y suficientemente grande para las señales transmitidas en el
bus.
En la práctica es útil fijar la frecuencia de
ajuste máxima para que sea una décima parte menor que la frecuencia
de transmisión mínima.
En la figura 5, a modo de ejemplo, se ilustra
una posible realización del circuito 3 de control de V_{ASB} de
la figura 3.
El circuito 3 de control de V_{ASB} comprende
un condensador C3 cargado mediante un circuito 31 de carga que
comprende un diodo D1 Zener en serie respecto a un resistor R1
dispuesto entre las clavijas 1 y 2 de entrada. Un resistor R2 tiene
un borne conectado entre D1 y R1 y el otro borne conectado al
condensador C3.
La tensión estabilizada de C3 se usa para
controlar la tensión en C1, mediante un circuito 30 estabilizador
de tensión que comprende tres transistores Q2, Q3 y Q4. Los
colectores de Q2, Q3 y Q4 están conectados a la clavija 1 y el
emisor de Q2 está conectado a las bases de Q3 y Q4. Entre la base de
Q2 y el emisor de Q3 hay dispuestos cuatro diodos en serie D2, D3,
D4 y D5. Además la base de Q2 está conectada entre el resistor R2 y
el condensador C3 y un resistor R6 está conectado al emisor Q3. Un
resistor R7 está conectado entre el emisor de Q4 y la clavija 6 de
salida del circuito de control de V_{ASB}.
El circuito 3 de control de V_{ASB} comprende
un circuito 32 de reducción de consumo de energía que puede reducir
el consumo de energía del circuito 3 de control de V_{ASB}.
El circuito 32 de reducción de consumo de
energía comprende un condensador C4 conectado a la clavija 1 en
serie a un resistor R3 y a un resistor R4 dispuesto entre la base y
el emisor de un transistor Q1. El colector de Q1 está conectado
mediante un resistor R5 y un condensador C5 a la clavija 2.
Mediante el diodo D1 Zener y los resistores R1 y
R2, el condensador C3 se carga a una tensión aproximadamente 10
voltios menor que la tensión media presente en el bus.
La constante de carga R2 x C3 es tal que
garantiza una tensión sin ondulaciones en el condensador C3, incluso
cuando están presentes tramas de transmisión en el bus.
Además, dado que el bus, puesto que la
resistencia del cable conductor y de los diversos dispositivos
distribuidos, tiene una tensión que disminuye a medida que aumenta
la distancia desde la alimentación de energía, el condensador C3
tiene una tensión estabilizada reducida por el valor del diodo D1
Zener, variable en el intervalo permitido por la tensión del
bus.
El valor de estabilización resulta ser menor que
el valor de la tensión mínima del bus cuando se transmiten las
tramas. La tensión del condensador C3 se usa como tensión de
referencia para realizar un estabilizador de tensión, mediante los
transistores Q2, Q3 y Q4.
El transistor Q2 sirve como amplificador de
corriente para Q3 y Q4. Los diodos D2, D3, D4, D5 junto con los
resistores R6 y R7 y los transistores Q2, Q3 y Q4 realizan la
función de limitadores de corriente máxima tanto cuando el
dispositivo se enciende como en caso de una absorción excesiva por
el circuito 3 de control en V_{ASB} entre las clavijas 9 y 10. El
transistor Q4 y el resistor R7 pueden omitirse, si lo permite el
consumo de energía del circuito aguas abajo.
El condensador C4 actúa sobre la base del
transistor Q1 y lo activa durante un breve periodo coincidiendo con
los flancos positivos de los bits transmitidos en el bus. Esto hace
posible descargar el condensador C5 en una medida mínima para
reducir el consumo de energía del dispositivo durante un periodo
corto.
Esto favorece la sobretensión en el bus generada
por el bit "0" transmitido. Esta especificación se formaliza
en las especificaciones de Konnex, System Conformance Testing
volumen 8, capítulo 5 Receiver, párrafo 5.1
Pulse-Impedance.
El condensador C1, como el condensador C3, tiene
una tensión estabilizada menor que el valor mínimo de la tensión
presente en el bus cuando se transmiten tramas. Esto garantiza que
la corriente absorbida por el bus experimente cambios mínimos
incluso en presencia de tramas de transmisión en el bus, como en la
especificación de Konnex mencionada anteriormente. El valor de
tensión no tiene un valor fijo pero está comprendido dentro de un
intervalo, debido al intervalo de funcionamiento de tensión de bus
permitido.
Algunos circuitos conectados aguas abajo del
circuito de control de V_{ASB}, en particular el microcontrolador
para el control de todo el dispositivo domótico, requieren un
estabilizador de tensión adicional a un valor mucho menor, que
puede realizarse con dispositivos tanto de conmutación como lineales
presentes en el mercado.
En la figura 6, a modo de ejemplo, se ilustra
una posible realización del circuito 8 de limitación de corriente
de la figura 3. El circuito 8 de limitación de corriente comprende
un transistor Q5 que tiene el colector conectado a la clavija 2 de
entrada y el emisor conectado, mediante un resistor R8, a la clavija
1 de entrada.
Un transistor Q6 cuyo emisor está conectado,
mediante un resistor R9, a la clavija 1 está conectado entre la
base y el colector de Q5. La base de Q6 está conectada al conmutador
7.
Entre la base de Q6 y la clavija 1 están
dispuestos tres diodos en serie D6, D7, D8 y un resistor R10 en
paralelo con un condensador C6.
El transistor Q5 es un dispositivo de energía
que puede absorber la corriente del bus cuando se transmiten las
tramas por el dispositivo. El transistor Q5 se controla mediante el
transistor Q6 dispuesto en una configuración de Darlington.
El resistor R9 garantiza que, en ausencia de
órdenes por parte del conmutador 7 (conmutador 7 abierto), el
transistor Q5 está apagado. El resistor R10 por otro lado garantiza
que el transistor Q6 está apagado.
Los diodos en serie D6, D7 y D8 constituyen un
limitador de tensión e impiden que la tensión en R8 supere
aproximadamente los 0,7 V. Por consiguiente también la corriente en
R8 (y por tanto la corriente absorbida por el transistor Q5 durante
la transmisión) está limitada.
El condensador C6 retarda los flancos de
encendido y de apagado de Q5 para entrar dentro de las
especificaciones de Konnex y para reducir cualquier fenómeno de
rebote debido a la longitud de la línea de bus.
El circuito 8 de limitación de corriente se
controla mediante el conmutador 7 electrónico. En la caída de
tensión para el bit "0" la base del transistor Q6 se lleva a un
valor próximo a la tensión V_{ASB} presente en C1.
El transistor Q6 a su vez controla Q5 y por
tanto la tensión V_{BUS} del bus entre las clavijas 1 y 2 cae con
un inicio dado por la carga C6. El valor de V_{BUS} se establece a
un valor de tensión mayor que V_{ASB}, como resultado de los
diversos desplazamientos dados por las tensiones de las bases de los
transistores Q5, Q6, por la tensión en el resistor R8 y por la
tensión presente en los bornes del conmutador 7 electrónico.
La corriente en Q5 también está limitada por el
circuito descrito anteriormente. Como resultado, si la corriente de
transmisión supera el límite fijado, el transistor Q5 reduce la
amplitud de la caída de tensión. Al abrir el conmutador 7 los
transistores Q5 y Q6 se apagan con un inicio retardado por la
descarga del condensador C6.
La figura 7 muestra a modo de ejemplo una
posible realización del conmutador 7 controlado de la figura 6.
El conmutador 7 electrónico está compuesto por
la serie de un transistor Q7 de tipo PNP, de un resistor R11 y de
dos diodos D9 y D 10.
Los diodos D9 y D10 realizan la función de
desplazamiento entre la amplitud de la caída de tensión en el bus y
la tensión V_{ASB}. El resistor R11 sirve para limitar la
corriente máxima en Q7. El transistor Q7 se controla mediante el
circuito 5 de control de transmisión.
La figura 8 ilustra, a modo de ejemplo, una
posible realización del circuito 5 de control de transmisión de la
figura 7.
El circuito 5 de control de transmisión
comprende un microcontrolador 50 alimentado, mediante un
estabilizador de tensión, con la tensión V_{ASB}. Por motivos de
simplicidad, no se muestra el diagrama eléctrico del
microcontrolador 50, ya que puede realizarse con componentes
comerciales convencionales.
El microcontrolador 50 genera una señal SEND que
emite como salida mediante una de sus clavijas de salida. La señal
SEND, mediante un circuito 51 de acoplamiento adecuado, controla el
encendido y apagado de un transistor Q8 que a su vez controla el
conmutador 7, mediante dos resistores R13 y R12 conectados en serie
a su colector. La base del transistor Q7 del conmutador 7 está
conectada entre los resistores R13 y R12. El circuito 51 de
acoplamiento entre el microcontrolador 50 y el transistor Q8 tiene
la doble función de obtener una velocidad adecuada de encendido y
apagado de Q8 y de limitar la duración máxima del tiempo de
encendido de Q8.
Sigue una descripción del circuito 51 de
acoplamiento. La clavija SEND del microcontrolador está conectada a
dos condensadores C7 y C8 conectados en serie a respectivos
resistores R15 y R16 conectados a la base de Q8. Un diodo D11 está
conectado en paralelo al resistor R16. Un resistor R17 tiene un
borne entre el condensador C7 y el resistor R15 y el otro borne
conectado a un diodo D12 a su vez conectado al emisor de Q8. Un
resistor R14 está dispuesto entre la base y el emisor de Q8.
Cuando la señal SEND conmuta de baja a alta, el
transistor Q8 se enciende mediante la corriente a través de C7 y
R14. El condensador C8 se carga a través de R16.
La constante de carga de C7 se calcula para
garantizar que por toda la duración de la señal SEND alta
(normalmente de 35 \mus), el transistor Q8 permanezca
encendido.
Sin embargo, en caso de una señal SEND que
permanezca bloqueada como alta tras un funcionamiento incorrecto,
el condensador C7, una vez cargado, corta la corriente de base de Q8
que por tanto se apaga. Esto garantiza una protección en la
duración máxima de la corriente a través del transistor Q5 de
potencia del limitador 8 de corriente que de otro modo podría
romperse.
Cuando la señal SEND conmuta de alta a baja, el
transistor Q8 se apaga rápidamente, gracias al condensador C8, que
vacía las cargas de base, y al resistor R14. Al mismo tiempo C7 se
descarga gracias a D12 y R17.
Además del primer módulo 100, el módem según la
invención puede comprender un segundo módulo 200 como el mostrado
en la figura 4.
El segundo módulo 200 del módem comprende dos
clavijas 11 y 12 de entrada previstas para conectarse al bus y dos
clavijas 16 y 17 de salida previstas para conectarse al circuito de
dispositivos conectados al bus, tales como, por ejemplo, relés
biestables.
Entre las clavijas 11 y 12 de entrada está
dispuesto un circuito de control de V_{M\_BUS} que puede controlar
la tensión V_{M\_BUS} en los bornes de las clavijas 16 y 17 de
salida. El circuito de control de V_{M\_BUS} está conectado,
mediante una conexión 14, a un condensador C2 dispuesto entre las
clavijas 16 y 17 de salida. Por tanto, el circuito de control de
V_{M\_BUS} mantiene el condensador C2 cargado para controlar la
tensión en los bornes de las clavijas 16 y 17.
El objetivo del circuito de control de
V_{M\_BUS} es obtener una tensión estabilizada igual al valor de
tensión media del bus V_{BUS}, normalmente el valor de tensión
continua, aunque sin comprometer o interferir de manera
significativa con las tramas transmitidas.
Para este fin la corriente absorbida máxima debe
limitarse a aproximadamente 1 mA, mediante un circuito de corriente
constante. Además esto hace posible estar dentro de los límites
impuestos por las especificaciones de ensayo de Konnex para
impulso-impedancia.
Una aplicación típica del segundo módulo 200 son
los relés biestables que requieren impulsos de corriente de
conmutación particularmente altos, pero para tiempos muy cortos. El
condensador C2, de tamaño adecuado, almacena toda la energía
necesaria para controlar los relés. La recarga necesaria se obtiene
muy lentamente mediante un circuito de corriente limitada.
En general el circuito hace posible proporcionar
una alimentación de energía con un consumo de energía medio de
aproximadamente 1 mA. Cualquier pico de absorción se garantiza por
el condensador C2, de tamaño adecuado.
La figura 9 ilustra a modo de ejemplo una
posible realización del circuito de control de V_{M\_BUS} de la
figura 4.
Un diodo D13, un resistor R18 y un condensador
C9 están dispuestos en serie entre las clavijas 11 y 12 de entrada.
Un resistor R19 tiene un borne conectado entre R18 y C9 y el otro
borne conectado a la base de un transistor Q9.
El colector de Q9 está conectado entre D13 y R18
y el emisor está conectado, mediante un resistor R20, a una
conexión 14 conectada a la clavija 16 de salida. Un diodo D16 está
conectado entre el emisor y el colector de Q9.
El diodo D13 garantiza que la corriente sea en
un sentido desde el bus hasta el condensador C2 de acumulación. El
valor de tensión media presente en el bus se obtiene mediante R18 y
C9. Esta tensión se usa para controlar un transistor Q9 de
corriente limitada.
Los dos diodos D14 y D15 proporcionan un límite
de tensión que limita la tensión en R20 hasta aproximadamente 0,7
V. Esto también determina un límite en la corriente en R20 y por
tanto también en Q9, es decir, en la corriente tomada por el bus.
El diodo D16 sirve para evitar tensiones inversas excesivas que se
generan en el transistor Q9 en ausencia de tensión en el bus y con
el condensador C2 aún cargado.
Pueden realizarse numerosas variaciones y
modificaciones en detalle dentro del alcance de un experto en la
técnica de las presentes realizaciones de la invención sin, de este
modo, apartarse del alcance de la invención, tal como se expone en
las reivindicaciones adjuntas.
Claims (16)
1. Módem de bus para sistemas eléctricos de
edificios e industriales que comprende un módulo (100) que comprende
un par de clavijas (1, 2) de entrada previstas para conectarse al
bus y un par de clavijas (9, 10) de salida previstas para
conectarse al circuito eléctrico de un dispositivo que va a
conectarse al bus, caracterizado porque dicho módulo (100)
comprende además:
- un circuito (3) de control de tensión que
puede tomar la tensión de dicho bus y controlar la tensión
(V_{ASB}) en un condensador (C1) dispuesto en los bornes de
dichas clavijas (9, 10) de salida, y
- un circuito (5) de control de transmisión que
puede controlar un conmutador (7) electrónico, que controla un
circuito (8) de limitación de corriente que puede limitar la
corriente en el bus durante la transmisión de señales desde el bus
hasta los dispositivos conectados al bus y viceversa.
\vskip1.000000\baselineskip
2. Módem según la reivindicación 1,
caracterizado porque dicho circuito (3) de control de tensión
comprende un condensador (C3) que se carga y estabiliza mediante un
circuito (31) de carga conectado a los bornes de las clavijas (1,
2) de entrada para controlar la tensión en el condensador (C1)
mediante un circuito (30) de estabilización de ten-
sión.
sión.
3. Módem según la reivindicación 2,
caracterizado porque dicho circuito (31) de carga del
condensador (C3) comprende un diodo (D1) Zener conectado a un
divisor (R1, R2) resistivo.
4. Módem según la reivindicación 2 ó 3,
caracterizado porque dicho circuito (30) de estabilización de
tensión comprende al menos un transistor (Q3, Q4) estabilizador
cuyo emisor está conectado, mediante al menos un resistor (R6, R7)
y al menos un diodo (D2, D3, D4, D5), a dicho condensador (C1) en el
que debe estabilizarse la tensión.
5. Módem según la reivindicación 4,
caracterizado porque dicho circuito (30) de estabilización de
tensión comprende un transistor (Q2) amplificador de corriente cuyo
emisor está conectado a la base de al menos un transistor (Q3, Q4)
estabilizador.
6. Módem según una cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dicho
circuito (3) de control de tensión comprende un circuito (32) de
reducción de consumo de energía que puede reducir el consumo de
energía del circuito (3) de control.
7. Módem según la reivindicación 6,
caracterizado porque dicho circuito (32) de reducción de
consumo de energía comprende un condensador (C4) conectado,
mediante un divisor (R3, R4) resistivo, a un transistor (Q1) cuyo
colector está conectado mediante un resistor (R5) a un condensador
(C5) conectado a dicho condensador (C3) de tensión
estabilizada.
8. Módem según una cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dicho
circuito (8) de limitación de corriente comprende un transistor
(Q5) de potencia estando conectados el emisor y el colector a dicho
par de clavijas (1, 2) de entrada controlado por un circuito de
polarización, que puede limitar la tensión entre la base y el
emisor de dicho transistor (Q5) de potencia.
9. Módem según la reivindicación 8,
caracterizado porque dicho circuito de polarización de dicho
transistor (Q5) de potencia comprende un transistor (Q6) en
configuración de Darlington y al menos un diodo (D6, D7, D8), en
paralelo con un resistor (R10) y con un condensador (C6), colocados
entre la base de dicho transistor (Q6) y la clavija (1) de
entrada.
10. Módem según una cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dicho
conmutador (7) electrónico comprende un transistor (Q7) en el que
la base de dicho transistor (Q7) está conectada a dicho circuito
(5) de control de transmisión y el emisor y el colector de dicho
transistor (Q7) están conectados a dicho circuito (8) de limitación
de corriente y a una clavija (9) de salida de dicho módulo (100),
respectivamente.
11. Módem según la reivindicación 10,
caracterizado porque entre el colector de dicho transistor
(Q7) del conmutador (7) y dicha clavija (9) de salida del módulo
(100) está interpuesto un resistor (R11) en serie con al menos un
diodo (D10, D9).
12. Módem según una cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dicho
circuito (5) de control de transmisión comprende un
microcontrolador (50) que puede enviar una señal (SEND) de control
a dicho conmutador (7).
13. Módem según la reivindicación 12,
caracterizado porque dicho circuito (5) de control de
transmisión comprende un transistor (Q8) cuyo colector está
conectado a dicho conmutador (7) y un circuito (51) de acoplamiento
que acopla la base de dicho transistor (Q8) a dicho microcontrolador
(50).
14. Módem según una cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende
un segundo módulo (200) que comprende:
- un par de clavijas (11, 12) de entrada
previstas para conectarse al bus,
- un par de clavijas (16, 17) de salida
previstas para conectarse al circuito eléctrico de un dispositivo
que va a conectarse al bus, y
- un circuito (13) de control de tensión que
puede tomar la tensión de dicho bus y controlar la tensión
(V_{M\_BUS}) en un condensador (C2) dispuesto en los bornes de
dichas clavijas (16, 17) de salida.
\vskip1.000000\baselineskip
15. Módem según la reivindicación 14,
caracterizado porque dicho circuito (13) de control de
tensión comprende un transistor (Q9) que puede tomar la corriente
del bus y enviarla a dichas clavijas (16, 17) de salida del segundo
módulo (200).
16. Módem según la reivindicación 15,
caracterizado porque dicho circuito (13) de control de
tensión comprende un diodo (D13), un resistor (R18) y un
condensador (C9) dispuestos en serie en los bornes de las clavijas
(11, 12) de entrada y en el que entre la base y el emisor de dicho
transistor (Q9) están dispuestos al menos un diodo (D14, D15) y un
resistor (R20) y entre el emisor y el colector de dicho transistor
(Q9) hay un diodo (D16).
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