ES2405839B1 - Dispositivo de acople inductivo de señales a la red eléctrica - Google Patents

Dispositivo de acople inductivo de señales a la red eléctrica Download PDF

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Abstract

Dispositivo de acople inductivo de señales a la red eléctrica.#Dispositivo de acople inductivo de señales a una línea de energía eléctrica que comprende:#un núcleo; y un devanado arrollado sobre el núcleo; comprendiendo el citado núcleo en su interior un espacio para la disposición de la línea eléctrica y estando dividido el núcleo en al menos dos partes unidas entre ellas mediante medios de unión en el que los medios de unión comprenden: un conector hembra unido a una base estando dispuesta dicha base sobre una de las partes del núcleo; y un conector macho que unido a una base estando dispuesta dicha base sobre otra de las partes del núcleo; siendo los citados conectores macho y hembra acoplables entre ellos y estando el conector macho y/o el conector hembra unidos a la base mediante medios elásticos.

Description

Dispositivo de acople inductivo de señales a la red eléctrica
5 La presente invención hace referencia a un dispositivo de acople de señales de comunicación mediante inducción a una línea de la red transportadora de corriente eléctrica en baja frecuencia (entre 50 Khz y 600 Khz).
En particular, la presente invención se refiere a un acoplador inductivo para comunicaciones
10 utilizando la red de transporte de energía eléctrica (también conocido como PLC por la expresión en inglés “Power Line Communication”) en un rango de frecuencia de, por ejemplo, entre los 50 KHz a los 600 KHz.
Este acoplador inductivo se refiere a dispositivos que permiten la inyección de una señal de
15 comunicaciones a una red de transmisión de corriente eléctrica mediante la utilización de un núcleo magnético que se ensambla alrededor de una línea de dicha red. Para facilidad de instalación de dicho núcleo a la línea se debe disponer de un núcleo dividido en, al menos dos partes, de manera que se pueda separar el núcleo, disponerlo alrededor de la línea y, finalmente, cerrar el núcleo.
20 Un ejemplo de realización de un dispositivo de este tipo se encuentra descrito en la Patente Española ES2214174. El dispositivo descrito en esta Patente se utiliza para frecuencias entre 2 MHz y 20 MHz. Dado que las frecuencias son muy altas, estas no se ven afectadas por las frecuencias de transmisión de la red eléctrica que son entre 50 Hz y 60 HZ.
25 Sin embargo, este tipo de dispositivos tienen, entre otros, un problema de sujeción entre las diversas partes del núcleo, ya que se sugieren medios de sujeción tales como cintas adhesivas o tornillos. En el caso particular en que el núcleo se encuentra dividido en más de dos partes, en la práctica es complejo disponer cintas ya que se deben alinear las partes del
30 núcleo. Por tanto, este proceso resulta tedioso y requiere más de un operario para su disposición. Por otra parte, la utilización de tornillos parece ser una opción aún menos aplicable en cuanto a que los núcleos son, generalmente, un material delicado y un ajuste excesivo en un tornillo podría dañarlo, dejando el producto inutilizable.
35 Además, las sujeciones tales como tornillos o cintas adhesivas tienen el inconveniente de que no es posible determinar el intersticio entre las partes del núcleo. Esta situación es aún peor en el caso de cintas adhesivas ya que el intersticio puede variar debido a condiciones mecánicas externas que afecten el dispositivo.
En consecuencia, la presente invención da a conocer un dispositivo de acople inductivo de
5 señales a una línea convencional de transmisión de energía eléctrica que es abatible de manera que no es necesaria la desconexión de la línea para su instalación y que, además, dispone de medios de unión entre núcleos que evitan los inconvenientes de los dispositivos de la técnica anterior.
10 En concreto, la presente invención da a conocer un dispositivo de acople inductivo de señales a una línea de energía eléctrica que comprende:
-un núcleo; y -un devanado arrollado sobre el núcleo;
15 comprendiendo el citado núcleo en su interior un espacio para la disposición de la línea eléctrica y estando dividido el núcleo en al menos dos partes unidas entre ellas mediante medios de unión. En el dispositivo según la presente invención, los medios de unión comprenden:
20 -un conector hembra unido a una base estando dispuesta dicha base sobre una de las partes del núcleo; y -un conector macho que unido a una base estando dispuesta dicha base sobre otra de las partes del núcleo;
25 siendo los citados conectores macho y hembra acoplables entre sí y estando el conector macho y/o el conector hembra unidos a la base mediante medios elásticos. Esta unión mediante medios elásticos garantiza que sobre el núcleo se dispone una fuerza máxima determinada por la constante de elasticidad de los medios elásticos. De esta manera, se
30 obtiene una sujeción más uniforme durante toda la vida del producto y además se garantiza que no ocurrirán daños por sobrepresión de los elementos de sujeción sobre el núcleo.
Como ejemplos de medios de unión elásticos apropiados, algunas realizaciones comprenden un muelle o incluso un cierre de tracción de muelle. 35
Preferentemente, el núcleo de la presente invención está dividido en dos partes. Con el fin de unirlos, en uno de los extremos de las partes se disponen los medios de unión anteriormente mencionados y, en el otro de los extremos, se dispone una bisagra. Esto facilita la unión entre las partes del núcleo. En otra realización preferente, se disponen los medios de unión
5 anteriormente mencionados en ambos extremos del núcleo.
Por otra parte, es necesario dotar de un intersticio entre núcleos para evitar la saturación de éste cuando por su interior circula una corriente elevada, en consecuencia, en la presente invención, de manera preferente, se dispone un aislante eléctrico. Dicho aislante eléctrico
10 puede ser escogido para que, además, ofrezca una protección mecánica entre núcleos y evite que se efectúen daños ofreciendo algún mecanismo amortiguador. En la presente invención, el aislante es una cinta adhesiva de poliéster que, por una parte, se une fácilmente a la cara del núcleo destinada a entrar en contacto con la otra parte del núcleo y, además, funciona como amortiguador y aislante eléctrico.
15 En cuanto a materiales del núcleo, la presente invención comprende un núcleo con permeabilidad inicial entre 30.000 y 80.000 a frecuencias de 10KHz. Este núcleo es de un material nanocristalino, amorfo o de ferrita.
20 Por nanocristalino se entiende que los tamaños de granulación en las zonas magnéticas están dentro de la gama nanométrica, además, los materiales nanocristalinos normalmente disponen de una estructura de dos fases, en la que un grano finamente cristalino (entre 10 nm y 20 nm) se encuentra incrustado dentro de una fase amorfa residual. Por amorfo se entiende que el material ferromagnético dispone de una propiedad de ordenación característica.
25 Más preferentemente, el dispositivo comprende un conector para cable coaxial de manera tal que dicho cable coaxial lleva al dispositivo las señales que se pretenden transmitir a través de la línea eléctrica.
30 Aún más preferentemente, el devanado comprende una lámina de cobre. Dicha lámina de cobre puede tener un ancho de entre 8 mm y 12 mm y entre la lámina de cobre y el núcleo se dispone un aislante que puede comprender poliamida o poliéster. En realizaciones particulares esta cinta de cobre se reemplaza por un cable “ribbon” convencional.
35 Para su mejor comprensión se adjuntan, a título de ejemplo explicativo pero no limitativo, unos dibujos de una realización del dispositivo objeto de la presente invención.
La figura 1 muestra una vista en perspectiva de un dispositivo según la presente invención con los núcleos unidos.
5 La figura 2 muestra una vista en perspectiva del dispositivo de la figura 1 con los núcleos separados
La figura 3 muestra una vista en perspectiva las partes internas del dispositivo de las figuras 1 y 2.
10 La figura 4 muestra el circuito de funcionamiento de un dispositivo según la presente invención.
La figura 1 muestra un inductor -1-de señales de comunicaciones que recibe a través del
15 conector -3-que, preferentemente, es un conector BNC (del inglés, Bayonet Neill-Concelman). El objetivo de la presente invención consiste en transmitir las señales recibidas mediante el conector -3-a través de una línea de tensión de una red eléctrica.
Para facilidad de instalación en una línea de una red eléctrica, y teniendo en cuenta que la 20 desconexión de estas líneas acarrea inconvenientes importantes, el núcleo es abatible y se abre para disponer en un alojamiento -2-en el interior del núcleo dicha línea de tensión.
En esta realización ejemplar el núcleo se encuentra dividido en dos partes -10-y -20-, de tamaños similares, aunque se podría dividir en más partes o disminuir el tamaño de éstas 25 sin involucrar actividad inventiva alguna ni alejarse del ámbito de protección de las reivindicaciones.
Para unir dichos núcleos se dispone, por una parte, un mecanismo de bisagra -4-que permite que el núcleo sea abatible, facilitando la instalación del dispositivo en cuanto a que
30 el operario únicamente debe realizar una acción sobre una parte del núcleo y realizar el trabajo con un mayor nivel de seguridad. Por otra parte, se disponen de medios de unión que comprenden un conector macho -11-dispuesto en una de las mitades del núcleo y un conector hembra -21-dispuesta en la otra mitad.
35 El conector macho -11-comprende una base -113-unida al núcleo, por ejemplo, mediante adhesivos o tornillos, un terminal -111-y medios elásticos -112-que se disponen para mantener una fuerza sustancialmente uniforme al núcleo cada vez que se instala evitando así que se efectúen fuerzas muy altas que puedan dañar la integridad de los núcleos.
El conector hembra -21-comprende una base -21-y un terminal -211-que se acopla al
5 terminal -111-del conector macho y mantienen los núcleos unidos. El conector macho dispone, además, de medios elásticos -112-que ejercen una fuerza de cierre entre los terminales -111-, -211-que ayuda a mantenerlos acoplados y, en consecuencia, ejerce una fuerza de unión entre las partes del núcleo. Una de las ventajas de disponer de esta fuerza de unión es que se puede configurar para que sea la fuerza máxima que pueden soportar
10 los núcleos y se garantiza que se mantienen tan unidos como sea posible o se mantiene el intersticio entre núcleos en un intervalo controlado.
Un tipo de conectores macho-hembra son conocidos en la técnica como cierres por tracción
o “draw-latch”.
15 La figura 2 muestra el dispositivo de la figura 1 cuando se encuentra abierto. En esta figura se puede observar con mayor detalle las partes interiores de los núcleos, es decir, los puntos en los que ocurre un contacto cuando el núcleo se cierra.
20 Estos puntos de contacto son particularmente relevantes en cuanto a que los núcleos son normalmente de un material delicado y no se pueden ejercer fuerzas demasiado elevadas sobre ellos porque se corre el riesgo de que ocurran fisuras o roturas que afectan el proceso de inducción de señales. En consecuencia, la presente invención incorpora aislantes -12-, -22-que tienen una propiedad adicional de amortiguación.
25 Estos aislantes garantizan que haya un intersticio entre núcleos evitando saturaciones indeseadas y, además, protegen mecánicamente las caras internas del núcleo.
Sorprendentemente, mediante la disposición de estos amortiguadores en conjunto con
30 medios de unión elásticos se puede determinar la fuerza que se ejerce en el núcleo cuando se cierra y, sustancialmente, mantener esta fuerza durante la vida útil del dispositivo incluso si se requiere que el dispositivo se cierre y se abra de manera habitual.
Al mantener esta fuerza durante la vida útil del dispositivo, no solo se garantiza un cierre 35 adecuado del núcleo protegiendo sus partes, sino que además se tiene un rango de distancias de intersticio entre los dos núcleos que puede ser regulable mediante los medios elásticos y/o los aislantes.
La figura 3 muestra las partes internas del dispositivo de las figuras 1 y 2. En concreto, en
5 esta figura se muestra el núcleo dividido en dos partes -10-, -20-un devanado -31-arrollado sobre una de las partes del núcleo. A través de este devanado circula una corriente que, con ayuda del núcleo inducirá una señal al conductor que pase a través del citado núcleo.
Este devanado -31-se encuentra conectado a una tarjeta de circuito impreso o PCB -32
10 que dispone de un transformador de señal para convertir la señal que se recibe a través del conector BNC -3-a una señal adecuada para ser inducida.
La figura 4 muestra el circuito de funcionamiento del dispositivo de la presente invención.
15 En esta figura 4 se observa el conector BNC -3-, un transformador de señal -34-, un capacitor -35-conectados en serie al devanado -36-que, induce una señal a una línea -37que tiene una impedancia determinada.
El capacitor -35-permite filtrar eléctricamente la tensión DC de la señal PLC con antelación
20 a su inyección mediante efecto inductivo en la línea de la red transportadora de corriente eléctrica.
Si bien la invención se ha descrito con respecto a ejemplos de realizaciones preferentes, éstos no se deben considerar limitativos de la invención, que se definirá por la interpretación
25 más amplia de las siguientes reivindicaciones.

Claims (13)

  1. REIVINDICACIONES
    1. Dispositivo de acople inductivo de señales a una línea de energía eléctrica que comprende:
    -
    un núcleo magnético; y
    -
    un devanado arrollado sobre el núcleo;
    comprendiendo el citado núcleo en su interior un espacio para la disposición de la línea eléctrica y estando dividido el núcleo en al menos dos partes unidas entre ellas mediante medios de unión, donde los medios de unión comprenden:
    -
    un conector hembra unido a una base estando dispuesta dicha base sobre una de las partes del núcleo; y
    -
    un conector macho que unido a una base estando dispuesta dicha base sobre otra de las partes del núcleo;
    siendo los citados conectores macho y hembra acoplables entre sí y estando el conector macho y/o el conector hembra unidos a la base mediante medios elásticos,
    estando el dispositivo caracterizado porque lleva a cabo dicho acople inductivo de señales en un rango de frecuencias de entre los 50 KHz a los 600 KHz, y porque el núcleo es un núcleo con permeabilidad inicial entre 30.000 y 80.000 a frecuencias de 10KHz.
  2. 2.
    Dispositivo, según la reivindicación 1, caracterizado porque los medios elásticos comprenden un muelle.
  3. 3.
    Dispositivo, según cualquiera de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque los medios de unión comprenden un cierre de tracción de muelle.
  4. 4.
    Dispositivo, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende una bisagra.
  5. 5.
    Dispositivo, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque entre las partes del núcleo se dispone un aislante eléctrico.
  6. 6.
    Dispositivo, según la reivindicación 5, caracterizado porque dicho aislante eléctrico es, además, un elemento amortiguador.
  7. 7.
    Dispositivo, según cualquiera de las reivindicaciones 5 ó 6, caracterizado porque dicho aislante eléctrico comprende poliéster.
  8. 8.
    Dispositivo, según cualquiera de las reivindicaciones 5 a 7, caracterizado porque dicho aislante se une a cada una de las partes del núcleo mediante un adhesivo.
  9. 9.
    Dispositivo, según la reivindicación 8, caracterizado porque el núcleo es un núcleo nanocristalino, amorfo o de ferrita.
    5 10. Dispositivo, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende un conector para cable coaxial.
  10. 11. Dispositivo, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el devanado comprende una lámina de cobre.
  11. 12. Dispositivo, según la reivindicación 11, caracterizado porque la lámina de cobre 10 tiene un ancho de entre 8mm y 12 mm.
  12. 13. Dispositivo, según cualquiera de las reivindicaciones 11 ó 12, caracterizado porque entre la lámina de cobre y el núcleo se dispone un aislante.
    OFICINA ESPAÑOLA DE PATENTES Y MARCAS
    N.º solicitud: 201231738
    ESPAÑA
    Fecha de presentación de la solicitud: 12.11.2012
    Fecha de prioridad:
    INFORME SOBRE EL ESTADO DE LA TECNICA
    51 Int. Cl. : H04B3/56 (2006.01) H01F38/14 (2006.01)
    DOCUMENTOS RELEVANTES
    Categoría
    56 Documentos citados Reivindicaciones afectadas
    X
    EP 1895673 A2 (DISTRIBUIDORA IND DE AUTOMATISMOS Y TELETRANSMISION S A DIMAT S A) 05.03.2008, párrafos [31-39]; figuras 1-3. 1-14
    Categoría de los documentos citados X: de particular relevancia Y: de particular relevancia combinado con otro/s de la misma categoría A: refleja el estado de la técnica O: referido a divulgación no escrita P: publicado entre la fecha de prioridad y la de presentación de la solicitud E: documento anterior, pero publicado después de la fecha de presentación de la solicitud
    El presente informe ha sido realizado • para todas las reivindicaciones □ para las reivindicaciones nº:
    Fecha de realización del informe 20.05.2013
    Examinador E. P. Pina Martínez Página 1/4
    INFORME DEL ESTADO DE LA TÉCNICA
    Nº de solicitud: 201231738
    Documentación mínima buscada (sistema de clasificación seguido de los símbolos de clasificación) H01F Bases de datos electrónicas consultadas durante la búsqueda (nombre de la base de datos y, si es posible, términos de
    búsqueda utilizados) INVENES, EPODOC
    Informe del Estado de la Técnica Página 2/4
    OPINIÓN ESCRITA
    Nº de solicitud: 201231738
    Fecha de Realización de la Opinión Escrita: 20.05.2013
    Declaración
    Novedad (Art. 6.1 LP 11/1986)
    Reivindicaciones Reivindicaciones 7-10, 12-14 1-6, 11 SI NO
    Actividad inventiva (Art. 8.1 LP11/1986)
    Reivindicaciones Reivindicaciones 1-14 SI NO
    Se considera que la solicitud cumple con el requisito de aplicación industrial. Este requisito fue evaluado durante la fase de examen formal y técnico de la solicitud (Artículo 31.2 Ley 11/1986).
    Base de la Opinión.-
    La presente opinión se ha realizado sobre la base de la solicitud de patente tal y como se publica.
    Informe del Estado de la Técnica Página 3/4
    OPINIÓN ESCRITA
    Nº de solicitud: 201231738
    1. Documentos considerados.-
    A continuación se relacionan los documentos pertenecientes al estado de la técnica tomados en consideración para la realización de esta opinión.
    Documento
    Número Publicación o Identificación Fecha Publicación
    D01
    EP 1895673 A2 (DISTRIBUIDORA IND DE AUTOMATISMOS Y TELETRANSMISION S A DIMAT S A) 05.03.2008
  13. 2. Declaración motivada según los artículos 29.6 y 29.7 del Reglamento de ejecución de la Ley 11/1986, de 20 de marzo, de Patentes sobre la novedad y la actividad inventiva; citas y explicaciones en apoyo de esta declaración
    Se considera D01 el documento del estado de la técnica anterior más próximo al objeto de la solicitud. Este documento afecta a la novedad y actividad inventiva de las reivindicaciones, según se explica a continuación.
    Reivindicación 1
    El documento D01 describe el siguiente dispositivo (las referencias entre paréntesis se refieren a D01, ver figuras 1-3):
    Dispositivo de acople inductivo de señales a una línea de energía eléctrica que comprende:
    -
    un núcleo (1); y -un devanado arrollado sobre el núcleo (3);
    comprendiendo el citado núcleo en su interior un espacio (2) para la disposición de la línea eléctrica y estando dividido el núcleo en al menos dos partes (4,5) unidas entre ellas mediante medios de unión (14), que comprenden:
    -
    un conector hembra unido a una base estando dispuesta dicha base sobre una de las partes del núcleo; y
    -
    un conector macho que unido a una base estando dispuesta dicha base sobre otra de las partes del núcleo;
    siendo los citados conectores macho y hembra acoplables entre sí y estando el conector macho y/o el conector hembra unidos a la base mediante medios elásticos.
    En vista de lo anterior, el documento D01 describe idénticamente todos los elementos técnicos que definen el dispositivo reivindicado por lo que la reivindicación 1 no satisface el requisito de novedad que se establece en el Art. 6.1 de la Ley de Patentes 11/86.
    Reivindicaciones 2-14
    El resto de reivindicaciones dependientes no comprenden características adicionales o alternativas que, en combinación con las características de las reivindicaciones de las que dependen, satisfagan el requisito de novedad (reivindicaciones 2-6 y 11) o actividad inventiva (reivindicaciones 7-10 y 12-14) según establece en los artículos 6.1 y 8.1, respectivamente, de la Ley 11/86.
    En conclusión, a la vista del estado de la técnica anterior, la solicitud no satisface los requisitos de patentabilidad que se establecen en el Art. 4.1 LP.
    Informe del Estado de la Técnica Página 4/4
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