ES2574818T3 - Dispositivo múltiple de medición de fuerzas, módulos de medición de fuerza y procedimiento para la vigilancia de estado - Google Patents
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Abstract
Dispositivo múltiple de medición de fuerzas (200, 300), en particular un dispositivo múltiple de pesaje, con al menos tres módulos de medición de fuerza (244, 344) que presentan, cada uno, una célula de medición de fuerza (210) y un elemento de suministro eléctrico (246), módulos de medición de fuerza sobre los que se distribuye la fuerza a medir, y con una unidad de alimentación eléctrica (270, 370) que sirve para la alimentación eléctrica de los módulos de medición de fuerza (244, 344), caracterizado porque el elemento de suministro eléctrico (246) de al menos un módulo de medición de fuerza (244, 344) está conectado directamente o por medio de un elemento de ramificación (356) a un cable de control (205, 305) conectado con la unidad de alimentación de corriente eléctrica (270, 370), y porque los al menos tres módulos de medición de fuerza (244, 344) están conectados en serie entre sí por medio de al menos un cable de conexión de módulos (250, 350) usado para la transmisión de la alimentación de corriente eléctrica, y porque el primer módulo de medición de fuerza (244, 344) de la serie y el último módulo de medición de fuerza (244, 344) de la serie están, en cada caso, conectados con el cable de control (205, 305) directamente o por medio del elemento de ramificación (356).
Description
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DESCRIPCION
Dispositivo multiple de medicion de fuerzas, modulos de medicion de fuerza y procedimiento para la vigilancia de estado.
La presente invencion se refiere a un dispositivo multiple de medicion de fuerzas, en particular un dispositivo de pesaje multiple, un modulo de medicion de fuerza asf como un procedimiento para la operacion de dicho dispositivo de medicion de fuerzas, tal como se da a conocer en las reivindicaciones.
De acuerdo con la definicion en este documento, el dispositivo multiple de medicion de fuerzas presenta al menos dos modulos de medicion de fuerza y un display. El modulo de medicion de fuerza, por su parte, presenta para la determinacion de una fuerza una celula electromecanica de medicion de fuerza que actua como convertidor de magnitudes por el hecho de que convierte la magnitud de entrada, que es la fuerza, en una senal electrica de salida. Una forma particular de un dispositivo multiple de medicion de fuerzas es una balanza con varios dispositivos de pesaje, los denominados modulos de pesaje. En este caso, la celula de medicion de fuerza esta configurada como celula de pesaje y se usa para la conversion electromecanica de la fuerza de pesaje ejercida por un material a pesar en una senal electrica. Por lo tanto, un modulo de medicion de fuerza o un modulo de pesaje es entendido como un dispositivo de medicion de fuerzas o bien una balanza sin display.
Como dispositivo multiple de medicion de fuerzas se entiende un dispositivo de medicion de fuerzas en el cual la fuerza a medir es distribuida mediante un dispositivo mecanico, en particular una placa de medicion o un contenedor, sobre una pluralidad de modulos de medicion de fuerza. De tal manera, cada modulo de medicion de fuerza presenta una celula de medicion de fuerza, mediante la cual puede ser determinada individualmente la fuerza actuante. Los resultados de las diferentes celulas de medicion de fuerza son transmitidos entonces a un dispositivo de salida compartido y allf son combinados para formar un resultado total.
Por ejemplo, en instalaciones industriales se usan dispositivos multiples de medicion de fuerzas para el pesaje del contenido de reservorios, tanques, vasijas de reactores y semejantes. Normalmente, los modulos de pesaje estan configurados como modulos de pesaje de alta capacidad, como ser celulas de pesaje de tanques y vasijas de reactores. Consecuentemente, por cada contenedor a pesar se disponen multiples modulos de pesaje entre las patas del contenedor y el cimiento. De esta manera, cada pata del contenedor esta parada sobre un modulo de medicion de fuerza. Para determinar el peso del contenedor y/o su contenido deben sumarse los valores de medicion registrados por los modulos de medicion de fuerza, ya que en cada caso se trata de valores de medicion de masas parciales. Este calculo es realizado la mayona de las veces en un dispositivo de evaluacion y/o dispositivo de control adyacentes.
Las celulas de medicion de fuerza de alta capacidad se usan tambien como modulos de pesaje en dispositivos de pesaje para camiones. En este caso, estos presentan, generalmente, multiples placas de medicion o placas de pesaje, cada una de las cuales descansa sobre una pluralidad de modulos de medicion de fuerza. Cada modulo de medicion de fuerza mide, correspondientemente, un peso parcial del camion y/o de uno o mas acoplados. Los resultados de medicion de los modulos individuales de medicion de fuerza son transmitidos a un dispositivo de evaluacion compartido y procesados. Generalmente, el dispositivo de evaluacion esta dispuesto a una distancia de las placas de medicion o bien de los modulos de medicion de fuerza, por ejemplo en un dispositivo situado a algunos centenares de metros.
Segun el documento US 2004/0245026, el dispositivo de evaluacion esta realizado como dispositivo externo, como una asf llamada terminal de pesaje. Entonces, por medio de un display perteneciente a la terminal de pesaje es posible emitir los resultados del dispositivo multiple de medicion de fuerzas. Ademas, en los dispositivos de evaluacion esta dispuesto un dispositivo para la alimentacion electrica del dispositivo multiple de medicion de fuerzas. Correspondientemente, los diferentes modulos de medicion de fuerza son respectivamente alimentados de energfa electrica por medio de dicha alimentacion electrica central.
Para la transmision de los resultados de medicion y de la alimentacion electrica, los modulos de medicion de fuerza estan conectados con el dispositivo de evaluacion por medio de cables. En este caso, por lo general, tanto la alimentacion electrica como la transmision de los valores de medicion son realizadas por medio de los mismos cables, pero a traves de conductores separados del cable. Ademas, para simplificar el cableado, los diferentes modulos de medicion de fuerza son conectados a traves de lmeas de distribucion mas cortas con un dispositivo de distribucion y solo dicho dispositivo de distribucion es conectado por medio de un cable individual, el denominado cable “home-run”, directamente con el dispositivo de control. Por lo tanto, la alimentacion electrica y la transmision de los valores medidos son reunidas en el dispositivo de distribucion para evitar un cableado multiple paralelo sobre la distancia entre placas de medicion y caseta de control.
Como se muestra en el documento EP 0 467 562, en cuatro modulos de medicion de fuerza el dispositivo de distribucion puede ser dispuesto de tal manera que el dispositivo de distribucion se encuentre en el centro de un rectangulo formado por los cuatro modulos de medicion de fuerza. De esta manera se consigue una reducida longitud de cable entre los modulos de medicion de fuerza y el dispositivo de distribucion, lo cual tiene por resultado
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tanto una reduccion de las interferencias electricas y las cargas mecanicas como tambien una reduccion de los costes de cableado.
En particular, en grandes instalaciones, por ejemplo en dispositivos de pesaje para camiones, frecuentemente se usa una pluralidad de placas de medicion o modulos de medicion de fuerza, por ejemplo cuatro placas de medicion con un total de dieciseis modulos de medicion de fuerza. Por lo tanto, para alcanzar la deseada reunion de las conexiones se producen entonces interconexiones multicapas, en cascada o jerarquicas de dispositivos de distribucion. En dieciseis modulos de medicion de fuerza resultan, por ejemplo, cuatro dispositivos de distribucion en la primera etapa, dos dispositivos de distribucion en la segunda etapa, un dispositivo de distribucion en la tercera etapa y, de esta manera, siete dispositivos de distribucion en total.
No obstante, los dispositivos de distribucion son caros y tienen propension a fallos. La propension a fallos aumenta con el numero creciente de componentes, tanto en la instalacion como durante la operacion y el mantenimiento. Por lo tanto, es deseable disenar un dispositivo de medicion de fuerzas con un numero menor posible de dispositivos de distribucion.
En el dispositivo de pesaje segun el documento US 2004/0245026 A1 se conectan ocho modulos de pesaje a un dispositivo central de distribucion. Por lo tanto, es posible prescindir del uso de dispositivos de distribucion jerarquicos interconectados. El dispositivo central de distribucion se usa como punto de conexion compartido, tanto para la alimentacion electrica como para las conexiones de comunicacion y brinda la ventaja de una disposicion sencilla de las lmeas. No obstante, de esta disposicion surgen, la mayona de las veces, lmeas de distribucion mas largas y una longitud total mayor de las lmeas de distribucion y, por lo tanto, una mayor susceptibilidad a los fallos y costes mas elevados.
Para evitar estas desventajas, en el documento US 2004/0026135 se sustituye el cableado de los modulos de pesaje por una conexion radial y una alimentacion electrica individual independiente de los diferentes modulos de pesaje. En este caso, el dispositivo de distribucion actua como rele radioelectrico para la transmision de las senales de los modulos de pesaje al dispositivo de evaluacion. Ademas, el dispositivo de distribucion tambien es equipado de una alimentacion electrica independiente para eliminar cualquier cableado. Para la alimentacion electrica individual independiente de los modulos de pesaje y de la unidad de conexion se usan batenas. Sin embargo, dicha solucion tiene la desventaja de tener que controlar regularmente el estado de carga de las batenas y recargar o recambiar las batenas con carga insuficiente. Ademas, generalmente el rendimiento de batenas depende fuertemente de las influencias ambientales externas, en particular de la temperatura ambiental. Consecuentemente, para garantizar una operacion estable sin fallos de los modulos de pesaje, en particular en el sector externo, se requieren trabajos de control y vigilancia dispendiosos.
El documento US 5004058 da a conocer una comunicacion serial de datos entre los modulos de medicion de fuerza de un dispositivo multiple de medicion de fuerzas. Sin embargo no se da a conocer como se produce la alimentacion electrica. Se presume que los modulos de medicion de fuerza son alimentados como en el documento US 2004/0026135, es decir mediante batenas individuales. Para la optimizacion de la longitud del cableado, en el documento US 5004058 los modulos de medicion de fuerza son conectados entre sf en una topologfa Daisy Chain lineal. Pero la desventaja de esta topologfa es que en el caso de un fallo de cable se elimina del sistema completamente al menos un modulo de medicion de fuerza.
Por consiguiente, la presente invencion tiene el objetivo de indicar un dispositivo multiple de medicion de fuerzas, en particular dispositivo multiple de pesaje y un procedimiento para la operacion de dicho dispositivo multiple de medicion de fuerzas, mediante el cual se pueda conseguir tanto una estructura sencilla y economica como una operacion a prueba de fallos.
Este objetivo se consigue mediante un dispositivo multiple de medicion de fuerzas, un modulo de medicion de fuerza y un procedimiento que presenta las caractensticas indicadas en las reivindicaciones secundarias. Las configuraciones favorables de la invencion se indican en las demas reivindicaciones adicionales dependientes.
La invencion se refiere a un dispositivo multiple de medicion de fuerzas, en particular un dispositivo multiple de pesaje con al menos tres modulos de medicion de fuerza que presentan, cada uno, una celula de medicion de fuerza y un medio de suministro electrico y con una unidad de alimentacion electrica que sirve para la alimentacion electrica de los modulos de medicion de fuerza. De tal manera, el medio de suministro electrico de al menos un modulo de medicion de fuerza es conectado directamente o por medio de un elemento de ramificacion a un cable de control conectado con la unidad de alimentacion de corriente electrica y los al menos tres modulos de medicion de fuerza son conectados en serie entre sf por medio de un cable de conexion de modulos para la transmision de la alimentacion electrica. Mediante dicha disposicion del cableado, toda la longitud de cable del dispositivo multiple de medicion de fuerzas puede ser reducida, ya que en conexiones en serie de los modulos de medicion de fuerza, la suma de todas las longitudes de lmeas es siempre menor que en una distribucion en estrella. Por lo tanto resulta una estructura economica que, ademas, permite mediante la disposicion simple y clara una deteccion sencilla de fallos durante la operacion y el mantenimiento.
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Ademas, se puede prescindir de lmeas de distribucion, dispositivos de distribucion, acopladores de segmentos y lmeas de segmentos. Mediante la eliminacion de estos dispositivos y cableados es posible mejorar sustancialmente la seguridad contra perturbaciones del dispositivo de medicion de fuerzas. En la disposicion segun la invencion, dichas ventajas se notan particularmente en la estructura y operacion de grandes instalaciones, porque la complejidad de la instalacion en funcion de un numero creciente de modulos de medicion de fuerza solamente aumenta de manera despreciable.
Bajo el concepto medios de suministro electrico debe entenderse todos los dispositivos que sirven para la alimentacion electrica del modulo de medicion de fuerza, como ser lmeas de suministro, lmeas de distribucion, transformadores de tension, transformadores de intensidad de corriente electrica, estabilizadores, elementos de alisamiento o elementos de filtro. Tambien se consideran tensiones de alimentacion para conexiones de comunicaciones, por ejemplo la alimentacion electrica CAN-Power de un sistema de comunicaciones de bus CAN.
Con el termino cable se denomina todo tipo de lmeas electricas, como ser cables unipolares o multipolares, cordones o alambres, asf como la conduccion de corriente electrica por medio de dispositivos fijos, por ejemplo barras colectoras de tierra, carcasas y barras de conexion. El elemento de ramificacion puede estar realizado de la manera mas variada, por ejemplo como simple elemento T, como carcasa con conexiones, como cable ramificado o como cable de conversion.
Segun la invencion se conectan entre sf en serie al menos tres modulos de medicion de fuerza por medio de los cables de conexion de modulos y el primer modulo de medicion de fuerza de la serie y el ultimo modulo de medicion de fuerza de la serie estan, en cada caso, conectados con el cable de control directamente o por medio del elemento de ramificacion. Mediante dicho suministro multiple de la alimentacion de corriente se consigue una reduccion ostensible de la cafda de tension en los modulos de medicion de fuerza, particularmente en aquellos modulos de medicion de fuerza que son alimentados de corriente electrica, o bien de energfa electrica a traves de una pluralidad de modulos de medicion de fuerza interconectados. Ademas, en esta forma de realizacion, el elemento de ramificacion puede ser disenado de manera particularmente sencilla, ya que solamente es necesario conectar al cable de control dos modulos de medicion de fuerza. De esta disposicion resulta una estructura particularmente sencilla y economica del dispositivo multiple de medicion de fuerzas.
En una configuracion particular de la invencion esta conectado con el cable de control como maximo un modulo de medicion de fuerza. De esta manera se puede prescindir de un elemento de ramificacion, lo que reduce el numero de componentes necesarios y mejora asf la seguridad contra fallos.
Por lo demas, en una configuracion preferente, todos los modulos de medicion de fuerza estan conectados entre sf en serie mediante cables de conexion de modulos. De esta manera se consigue una disposicion particularmente sencilla, clara y economica.
En otra configuracion segun la invencion, los modulos de medicion de fuerza presentan, cada uno, un medio de comunicacion y por medio del cable de conexion de modulos es posible transmitir, adicionalmente, senales de comunicacion entre dichos medios de comunicacion. En particular, esta transmision puede ser realizada por medio de un sistema bus, dado el caso mediante un sistema de bus CAN. De esta manera es posible evitar la construccion de un dispositivo de comunicaciones adicional. Ademas, es posible combinar de manera particularmente favorable una topologfa de bus con la disposicion en serie de los modulos de medicion de fuerza. De tal manera, las senales de comunicaciones pueden ser transmitidas independientemente de la alimentacion electrica a traves de conductores separados del cable de conexion de modulos, como tambien mediante la alimentacion electrica a traves de conductores compartidos en el cable de conexion de modulos.
Del mismo modo que en el cable de conexion de modulos, la comunicacion tambien puede ser transmitida a traves del cable de control, por ejemplo en forma de conductores separados o juntos con la alimentacion electrica a traves de conductores compartidos.
El concepto de medios de comunicacion incluye todos los elementos que se usan para la transmision de datos, en particular elementos de emision y recepcion, elementos de procesamiento para datos analogos y/o digitales, transpondedores, convertidores de impedancia, transmisores, conexiones de lmea, conectadores de enchufe o acoplamientos. Las senales de comunicacion pueden estar configuradas de forma analoga o digital como valores de medicion, valores de medicion procesados previamente, valores intermedios o resultados de medicion completamente evaluados, resultados procesados, instantes de acontecimientos, en particular los instantes de la superacion de valores de umbral. Ademas, es posible transmitir otras indicaciones y parametros de medicion, por ejemplo indicaciones respecto de la identificacion de modulos de medicion de fuerza, indicaciones respecto de tiempo y lugar de las mediciones o informaciones acerca de los estados operativos del modulo de medicion de fuerza. Ademas, tambien es posible transmitir datos a los modulos de medicion de fuerza, por ejemplo informaciones de mando, parametros operativos, programas de control o datos de calibracion.
Preferentemente, las senales de comunicaciones de los modulos de medicion de fuerza son transmitidas a una
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terminal o desde una terminal. De tal manera, la terminal puede estar configurada en forma de ordenador piloto, mando de planta, sistema de control de procesos, pero tambien como un simple equipo de salida, por ejemplo como pantalla y/o como impresora. En particular en instalaciones menores, las funciones de la alimentacion electrica, la evaluacion de mediciones, el mando del dispositivo de medicion de fuerza y la visualizacion pueden estar reunidos en un dispositivo, por ejemplo en un ordenador de oficina.
En otra configuracion segun la invencion, los modulos de medicion de fuerza presentan, en cada caso, un dispositivo para la determinacion y/o vigilancia de la tension electrica del elemento de suministro de corriente electrica. En particular, el dispositivo se puede usar para la determinacion y/o vigilancia de la tension positiva y/o de la tension negativa, con lo cual las tensiones pueden ser determinadas y/o controladas eventualmente respecto de un potencial compartido, en particular del potencial de tierra. De esta manera se pueden obtener informaciones valiosas tanto respecto del estado operativo de la alimentacion de corriente electrica de los modulos de medicion de fuerza como respecto del estado del cable de conexion de modulos.
En una configuracion preferente, la vigilancia de la tension electrica se consigue por el hecho de que los valores medidos son controlados respecto del cumplimiento de valores de umbral y de que al superar los valores de umbral se inician acciones como ser la transmision de avisos y/o la recalibracion o la desconexion del modulo de medicion de fuerza respectivo. Por lo tanto, por un lado es posible detectar de manera temprana la aparicion de fallos en los modulos de medicion de fuerza y/o en los cables de conexion de modulos y, por otro lado, es posible facilitar esencialmente la localizacion del dichas fallas. De tal manera, la vigilancia puede ser aplicada tanto en la instalacion y/o calibracion como durante la operacion del dispositivo de medicion de fuerza.
Por lo demas, la determinacion de la tension electrica del elemento de suministro de corriente electrica y/o su desarrollo producen informaciones esenciales respecto del estado actual del modulo de medicion de fuerza y su evolucion futura esperada. De esta manera es posible obtener de estos datos informaciones respecto de los trabajos de mantenimiento futuros a esperar, el avance del proceso de envejecimiento, el cambio de las condiciones ambientales o la vida util restante a esperar de los modulos de medicion de fuerza. Es asf que, por ejemplo, una fuerte modificacion temporal de la tension en una celula puede indicar un deterioro debido a la corrosion del dispositivo de acoplamiento de un modulo de medicion de fuerza. Dicha vigilancia es particularmente ventajosa en grandes instalaciones con una pluralidad de modulos de medicion de fuerza.
Los valores de umbral pueden ser determinados mediante calculos teoricos, en particular respetando las magnitudes caractensticas de los cables de conexion de modulos, como la longitud de conductores y la seccion transversal de conductores y/o las resistencias interiores del modulo de medicion de fuerza y/o mediante al menos una medicion de referencia. Los valores de las mediciones de referencia pueden ser obtenidos, preferentemente, mediante mediciones en un dispositivo de medicion de fuerzas recien instalado y/o recalibrado y ser almacenados en una unidad de memoria. Asimismo, los valores de referencia y/o valores de umbral pueden ser extrafdos de los manuales y de las instrucciones. Ademas, los mismos pueden ser prefijados por el fabricante o, en caso de necesidad, ser remitidos a la planta por el fabricante. Es particularmente preferente el almacenamiento de valores de referencia y/o de valores de umbral en los diferentes modulos de medicion de fuerza; de esta manera es posible conseguir un recambio modular de los modulos.
En otra configuracion de la invencion, todos los cables de conexion de modulos presentan una resistencia de lmea ampliamente identica, en particular una longitud, materiales y secciones transversales de conductores ampliamente identicos. En dicho caso, los valores de umbral pueden ser determinados de manera particularmente sencilla mediante calculos de circuitos divisores de tension.
En otra forma de realizacion, el elemento de ramificacion y/o los modulos de medicion de fuerza presentan un dispositivo para la vigilancia de la terminacion del establecimiento de comunicacion y/o la realizacion de su terminacion. Debido a que la falta de terminacion puede producir fuertes perturbaciones en la transmision de la senal de comunicacion, en esta configuracion las mismas pueden ser detectadas e informadas e, incluso, ser eliminadas automaticamente mediante el dispositivo de medicion de fuerzas.
En otra forma de realizacion, el modulo de medicion de fuerza o el cable de conexion de modulos presenta un dispositivo para la interrupcion de la transmision de la alimentacion de corriente electrica. De esta manera es posible garantizar que el suministro de corriente electrica esta restringido a un determinado numero de modulos de medicion de fuerza. Por ejemplo, de esta manera puede asegurarse que la alimentacion de corriente electrica es transmisible como maximo entre cuatro elementos de suministro de corriente electrica. De esta manera es posible mantener la maxima transmision de potencia, en particular la maxima carga electrica, del suministro de corriente electrica por debajo de un determinado valor maximo.
Esta limitacion de corriente electrica es importante especialmente en entornos potencialmente explosivos, donde se debe ajustar a prescripciones especiales respecto del consumo maximo de corriente electrica del modulo de medicion de fuerza y/o del dispositivo de medicion de fuerzas. Ademas, esta interrupcion permite una division del dispositivo de medicion de fuerzas en diferentes subsistemas alimentados independientemente. Esta division puede ser conseguida, por ejemplo, mediante interruptores manuales o electromagneticos o mediante un cable especial de
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conexion de modulos. En el cable especial de conexion de modulos, las lmeas de comunicacion pueden estar en contacto continuo mientras que las lmeas para la transmision de corriente electrica no estan en contacto y, por lo tanto, interrumpidas El cumplimiento de las prescripciones para la limitacion de corriente electrica tambien puede ser vigilado por la terminal y mediante ordenes de mando apropiadas de la terminal a los modulos de medicion de fuerza se puede conseguir cambiar la configuracion del dispositivo de medicion de fuerzas.
Ademas, el modulo de medicion de fuerza presenta en otra forma de realizacion preferente al menos un conectador de enchufe, en particular dos conectadores el enchufe, a los cuales es posible conectar el cable de conexion de modulos y/o el cable de control. De esta manera, el dispositivo de medicion de fuerzas puede ser disenado, probado y mantenido de manera eficiente.
En otra configuracion de la invencion, el modulo de medicion de fuerza presenta un conectador de enchufe blindado contra influencias ambientales, en particular contra suciedad, lfquidos o gases y/o cuya al menos un area de contacto electrico esta configurada resistente a la corrosion. De esta manera se consigue una operacion despejada de la instalacion, incluso frente a duras condiciones ambientales.
Los detalles del dispositivo de medicion de fuerzas segun la invencion, del modulo de medicion de fuerza segun la invencion y del procedimiento segun la invencion surgen de la descripcion de los ejemplos de realizacion mostrados en los dibujos. Muestran:
La figura 1, en representacion esquematica un dispositivo multiple de medicion de fuerzas con dos modulos de medicion de fuerza en seccion que, cada uno, presenta una celula de medicion de fuerza, un elemento de suministro de corriente electrica y un medio de comunicaciones y que mediante un cable de conexion de modulos y un cable de control esta conectado con un dispositivo de control;
la figura 2, un dispositivo multiple de medicion de fuerzas segun el estado actual de la tecnica en la figura de un dispositivo de pesaje de camiones, presentando dos placas de medicion que son soportadas, respectivamente, por cuatro modulos de medicion de fuerza;
la figura 3, una configuracion segun la invencion de un dispositivo multiple de medicion de fuerzas, semejante a aquel de la figura 2, en el cual, sin embargo, los modulos de medicion de fuerza estan conectados entre sf mediante un cable de conexion de modulos directamente o en serie y en la cual el primer y el ultimo modulo de medicion de fuerza de la serie estan conectados mediante el cable de control por medio de un cable de ramificacion a traves de un elemento de ramificacion;
la figura 4, un dispositivo multiple de medicion de fuerzas segun la figura 3, pero con dos modulos de medicion de fuerza que en cada caso miden las participaciones en el peso de dos placas de medicion;
la figura 5, el esquema de conexiones del dispositivo multiple de medicion de fuerzas con una unidad de alimentacion de corriente electrica, 1 a n modulos de medicion de fuerza, resistores de potencia, tensiones electricas y una puesta tierra compartida.
La figura 1 muestra un dispositivo multiple de medicion de fuerzas 200 segun la invencion en forma de un dispositivo de pesaje de carga de tanque. Por cada contenedor a pesar se colocan varios modulos de medicion de fuerza 244 entre las patas del contenedor 230 y el cimiento 231 para conseguir que cada pata del contenedor 230 este situada encima de un modulo de medicion de fuerza 244. Para determinar el peso del contenedor y/o su contenido deben sumarse los valores de medicion producidos por los modulos de medicion de fuerza 244, ya que en cada caso se trata de valores de medicion de masas parciales. Para ello, los valores medidos de los diferentes modulos de medicion de fuerzas 244 son transmitidos a un terminal 206, evaluados allf y mostrados en el display 207. La terminal 206 esta dispuesta en un dispositivo de control 280 emplazado a distancia.
El modulo de medicion de fuerza 244 presenta una celula de medicion de fuerza 210 que esta encerrada en una carcasa 220. Por regla general, la carcasa 220 esta soldada a la celula de medicion de fuerza 210 y encerrada estanca respecto del medioambiente del dispositivo de medicion de fuerzas 200. Durante la medicion, tanto la celula de medicion de fuerza 210 como la carcasa 220 estan recalcadas elasticamente. La deformacion de la celula de medicion de fuerza 210 es medida mediante la celula de medicion de fuerza 210 y transmitida a un elemento de comunicaciones 248.
La alimentacion de corriente electrica del modulo de medicion de fuerza 244, en particular del sistema electronico correspondiente, de la celula de medicion de fuerza 210 y del elemento de comunicaciones 248, es posibilitado mediante un elemento de suministro de corriente electrica 246 que, por su parte, es alimentado mediante la alimentacion de corriente electrica PS. Dicha unidad de alimentacion de corriente electrica 270 del dispositivo multiple de medicion de fuerzas 200 esta dispuesta en el dispositivo de control 280 e integrada en la terminal 206.
Los modulos de medicion de fuerza 244 estan conectados entre sf directamente mediante el cable de conexion de modulos 250. Por medio de estos cables de conexion de modulos 250 puede ser transmitida tanto la alimentacion de
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corriente electrica PS como la comunicacion C entre los modulos de medicion de fuerza 244. Por consiguiente, el cable de conexion de modulos 250 comunica entre s^ los elementos de suministro de ene^a electrica 246 y los elementos de comunicaciones 248 de los modulos de medicion de fuerza 244 respectivos. Ademas, el modulo de medicion de fuerza 244 esta conectado por medio de un cable de control 205 con el dispositivo de control 280. El cable de control 205, el asf llamado “cable home-run” recorre la distancia frecuentemente amplia entre el acoplador de segmentos 204 y el dispositivo de control 280 y, por lo tanto, establece la conexion directa al dispositivo de control 280.
Dicha unidad de alimentacion de corriente electrica 270 del dispositivo multiple de medicion de fuerzas 200 esta dispuesta en el dispositivo de control 280 e integrado en la terminal 206. La distribucion de la alimentacion de corriente electrica PS se produce por medio del cable de control 205 y el cable de conexion de modulos 250 al elemento de suministro de corriente electrica 246 de los diferentes modulos de medicion de fuerza 244.
Del mismo modo, tambien los elementos de comunicaciones 248 de los modulos de medicion de fuerza 244 estan conectados con la terminal 206 para transmitir las senales de comunicacion C de los resultados procesados y de las instrucciones de mando, en particular de los valores medidos. Esta comunicacion C es transmitida en sentido bidireccional del medio de comunicacion 248 a la terminal 206, o sea del medio de comunicacion 248 por medio del cable de conexion de modulos 250 y del cable de control 205 al terminal 206 en el dispositivo de control 280.
Como disposicion segun el estado actual de la tecnica, en la figura 2 muestra la representacion esquematica de un dispositivo multiple de medicion de fuerzas 100 en la figura de un dispositivo de pesaje de camiones. La misma muestra dos placas de medicion 140 independientes que, en cada caso, son soportados por cuatro modulos de medicion de fuerza 144. Para el pesaje se colocan los camiones sobre las placas de medicion y las fuerzas resultantes son medidas con la ayuda de los modulos de medicion de fuerza 144. Despues, el procesamiento de los resultados de medicion se produce en la terminal 106.
Cada modulo de medicion de fuerza 144 esta conectado a un dispositivo de distribucion 102 a traves de una lmea de distribucion 101. Despues, por su parte el dispositivo de distribucion 102 esta conectado con el acoplador de segmentos 104 por medio de un cable de segmento 103. Finalmente, el acoplador de segmento 104 esta conectado con el dispositivo de control 180 por medio de un cable de control 105. El acoplador de segmentos 104 acopla dos segmentos independientes ffsicamente separados del dispositivo multiple de medicion de fuerzas 100. En cada caso, un segmento esta formado de una placa de medicion 140, los respectivos modulos de medicion de fuerza 144, las lmeas de distribucion 101, el dispositivo de distribucion 102 y el cable de segmento 103.
La unidad de alimentacion de corriente electrica 170 esta integrada en la terminal 106 que presenta un display 107 y el cual esta dispuesto en el dispositivo de control 180. La distribucion de la alimentacion de corriente electrica PS se produce por medio del cable de control 105, el acoplador de segmentos 104, el cable de segmento 103 y el dispositivo de distribucion 102 y, finalmente, por medio de la lmea de distribucion 101 a los diferentes modulos de medicion de fuerza 144. En sentido contrario, los valores de medicion de los modulos de medicion de fuerza 144 son transmitidos a la terminal 106, o sea del modulo de medicion de fuerza 144 al terminal 106 por medio de la lmea de distribucion 101, el dispositivo de distribucion 102, el cable de segmento 103, el acoplador de segmentos 104 y el cable de control 105.
La figura 3 muestra una configuracion segun la invencion del dispositivo multiple de medicion de fuerzas 300. Los modulos de medicion de fuerza 344 estan conectados entre sf, en cada caso directamente o en serie, mediante cables de conexion de modulos 350. Por medio de estos cables de conexion modular 350, puede ser transmitida tanto la alimentacion de corriente electrica PS como la comunicacion C entre los modulos de medicion de fuerza 344. Por consiguiente, el cable de conexion modular 350 comunica entre sf los elementos de suministro de energfa electrica 246 y los medios de comunicacion 248 de los modulos de medicion de fuerza 344 respectivos.
La comunicacion C puede consistir, por ejemplo, en valores de medicion, cuyos resultados procesados son transmitidos en un sentido, y ordenes de mando transmitidas en sentido contrario. Esta comunicacion bidireccional C puede ser transmitida por diferentes conexiones de cables independientemente de la alimentacion de corriente electrica PS y/o junto con las lmeas de alimentacion de corriente electrica por conductores separados dentro del mismo cable y/o por lmeas de alimentacion de corriente electrica, preferentemente como senal modulada.
El cable de conexion de modulos 350 esta conectado en ambos extremos al modulo de medicion de fuerza 344 mediante conectadores de enchufe 352. Correspondientemente, cada modulo de medicion de fuerza 344 presenta dos conectadores de enchufe 352 mediante los cuales en cada caso pueden ser conectados ambos adyacentes de la serie, si bien en el primer y ultimo modulo de medicion de fuerza 344 solo se conecta un adyacente de la serie.
Ademas, el primer y ultimo modulo de medicion de fuerza de 344 de la serie es conectado al cable de control 305 por medio de un cable de ramificacion 354 y un elemento de ramificacion 356. De tal manera, el elemento de ramificacion esta realizado como una ramificacion T sencilla y se usa para la ramificacion de la alimentacion de corriente electrica PS y de la comunicacion C al primer y al ultimo modulo de medicion de fuerza 344 de la serie. Correspondientemente, no existen lmeas de distribucion 101, dispositivos de distribucion 102, cables de segmento 103 y acopladores de segmentos 104.
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Finalmente, tanto la alimentacion de corriente electrica PS de la unidad de alimentacion de corriente electrica 370 a los modulos de medicion de fuerza 344 como la comunicacion C entre la terminal 306 y los modulos de medicion de fuerzas 344 es transmitida a traves del cable de control 305. Ademas, en esta configuracion los modulos de medicion de fuerza 344 no son provistos de corriente electrica o bien de energfa electrica a traves de la terminal 306, sino mediante una unidad de alimentacion de corriente electrica 370 separada. La unidad de alimentacion de corriente electrica 370 se encuentra junto con la terminal 306 y con el display 307 en el dispositivo de control 380.
Otra configuracion segun la invencion del dispositivo multiple de medicion de fuerzas 300 se muestra en la figura 4. Dicha configuracion se corresponde con la figura 3; en este caso, sin embargo, se usan dos modulos de medicion de fuerza 344 que, cada uno, miden la participacion en el peso de ambas placas de medicion 340. Esta incorporacion doble de fuerzas se puede conseguir, por ejemplo, mediante un dispositivo mecanico montado flexible. Mediante dicha disposicion se produce una reduccion de ocho a seis unidades de los modulos de medicion de fuerza 344 requeridos.
La conexion directa puede estar realizada, por ejemplo, en forma de union de apriete, conexion roscada, cableado montado fijo o conexion soldada.
La figura 5 muestra un esquema de conexiones simplificado del dispositivo multiple de medicion de fuerzas 300 con una unidad de alimentacion de corriente electrica 270, 1 a n modulos de medicion de fuerza 244(1) ... 244(n), receptores de potencia Rhr, Ric, tensiones electricas Vlci+, ..., Vi_cn+, Vlci-, ..., VLCn- y una puesta a tierra compartida GND.
Las resistencias de lmea Rhr, Ric estan dadas por las resistencias de lmea Rhr del cable de control 205 y las resistencias de lmea Ric del cable de conexion de modulos 250. Correspondientemente, en cada modulo de medicion de fuerza 244(i), 1 < i < n, puede ser medida una tension positiva VLCi+ y una tension negativa VLCi- de la tension de alimentacion respecto del potencial de tierra compartido. Estas tensiones son caractensticas para cada modulo de medicion de fuerza 244(1) ... 244(n). El potencial de tierra esta dado por el revestimiento de los cables y/o de los modulos de medicion de fuerza (244(1)... 244(n) y, en particular, mediante la puesta a tierra de todo el dispositivo de medicion de fuerzas 200.
Preferentemente, las tensiones Vlc1+, ..., VLCn+, Vlc-i-, ..., VLCn- medidas son comparadas con valores esperados o con valores de umbral y/o tolerancias. Al superar estos valores se comunican informaciones correspondientes a la terminal. La terminal puede iniciar acciones correspondientes, por ejemplo alarmar, informar, avisar al usuario, y la correccion de los valores de medicion o el calibrado o ajuste del dispositivo de medicion.
Sin embargo, en esta configuracion de la invencion, las resistencias de lmea Ric de los cables de conexion de modulos 250 son en gran parte identicas. Esto se puede conseguir mediante la seleccion apropiada de longitud, materiales y seccion transversal de los diferentes conductores en el cable de conexion de modulos 250. De este modo, los valores a esperar y los valores de umbral correspondientes de la tension Vlci+, ..., VLCn+, Vlci-, ..., VLCn- pueden ser calculados de manera sencilla. Asimismo se consiguen resistencias de lmea Rhr ampliamente identicas del cable de control 205 mediante la seleccion apropiada de conductores del cable de control 205. No obstante, un calculo de los valores a esperar y de los valores de umbral puede ser realizado sin problemas para cualesquiera resistencias de lmea.
En las configuraciones segun la invencion es posible, segun la configuracion del dispositivo multiple de medicion de fuerzas 200 y de la terminal 206, que medios de comunicacion 248 transmitan a la terminal 206 informaciones correspondientes, automaticamente de manera continua o periodica y/o casual o despues de presentarse un cambio. Por supuesto, de manera continua, periodica o de manera aleatoria tambien la terminal 206 puede requerir de los medios de comunicacion 248, por ejemplo, valores de medicion o resultados de medicion.
La ejecucion segun la invencion puede ser realizada mediante partes centralizadas y/o descentralizadas de un dispositivo de mando de una instalacion, por ejemplo la terminal 206 y/o el modulo de medicion de fuerza 244, que para ello estan provistos de los correspondientes programas operacionales. Sin embargo, tambien es posible una division de tareas entre los diferentes niveles de control de procesos. Por lo tanto, mediante medidas apropiadas el procedimiento segun la invencion puede ser implementado sin dificultades en cualesquiera instalaciones de una etapa o multietapas. La terminal 206 y/o el elemento de ramificacion 256 tambien pueden estar instalados en un equipo movil mediante cuya ayuda se consultan por medio de radiocomunicaciones los diferentes valores de medicion y/o resultados de medicion. Para ello, los diferentes modulos de medicion de fuerza 244 pueden disponer de un codigo de identificacion, tal como se conoce por el estado actual de la tecnica y que se usa en muchas aplicaciones.
Lista de referencias
100, 200, 300 dispositivo multiple de medicion de fuerzas 101 lmea de distribucion
- 102 dispositivo de distribucion
- 103 cable de segmento
- 104 acoplador de segmento
- 105, 205, 305 cable de control
- 5
- 106, 206, 306 terminal
- 107, 207, 307 display
- 210 celula de medicion de fuerza
- 220 carcasa
- 230 pata de contenedor
- 10
- 231 cimiento
- 140, 240, 340 placa de medicion
- 144, 244, 344 modulo de medicion de fuerza
- 246 elemento de suministro de corriente electrica
- 248 medio de comunicacion
- 15
- 250, 350 cable de conexion de modulos
- 352 conectador de enchufe
- 354 cable de ramificacion
- 356 elemento de ramificacion
- 170, 270, 370 unidad de alimentacion de corriente electrica
- 20
- 180, 280, 380 dispositivo de control
- C comunicacion
- PS alimentacion de corriente electrica
Claims (14)
- 5101520253035404550556065REIVINDICACIONES1. Dispositivo multiple de medicion de fuerzas (200, 300), en particular un dispositivo multiple de pesaje, con al menos tres modulos de medicion de fuerza (244, 344) que presentan, cada uno, una celula de medicion de fuerza (210) y un elemento de suministro electrico (246), modulos de medicion de fuerza sobre los que se distribuye la fuerza a medir, y con una unidad de alimentacion electrica (270, 370) que sirve para la alimentacion electrica de los modulos de medicion de fuerza (244, 344), caracterizado porque el elemento de suministro electrico (246) de al menos un modulo de medicion de fuerza (244, 344) esta conectado directamente o por medio de un elemento de ramificacion (356) a un cable de control (205, 305) conectado con la unidad de alimentacion de corriente electrica (270, 370), y porque los al menos tres modulos de medicion de fuerza (244, 344) estan conectados en serie entre sf por medio de al menos un cable de conexion de modulos (250, 350) usado para la transmision de la alimentacion de corriente electrica, y porque el primer modulo de medicion de fuerza (244, 344) de la serie y el ultimo modulo de medicion de fuerza (244, 344) de la serie estan, en cada caso, conectados con el cable de control (205, 305) directamente o por medio del elemento de ramificacion (356).
- 2. Dispositivo multiple de medicion de fuerzas (200, 300) segun la reivindicacion 1, caracterizado porque como maximo un modulo de medicion de fuerza (244, 344) esta conectado con el cable de control (205, 305).
- 3. Dispositivo multiple de medicion de fuerzas (200, 300) segun una de las reivindicaciones 1 a 2, caracterizado porque todos los modulos de medicion de fuerza (244, 344) estan conectados entre sf en serie mediante el cable de conexion de modulos (250, 350).
- 4. Dispositivo multiple de medicion de fuerzas (200, 300) segun una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque los modulos de medicion de fuerza (244, 344) presentan, cada uno, un medio de comunicacion (248) y porque por medio del cable de conexion de modulos (250, 350) son transmisibles senales de comunicacion entre dichos medios de comunicacion (248), en particular mediante un sistema de bus, dado el caso mediante un sistema de bus CAN.
- 5. Dispositivo multiple de medicion de fuerzas (200, 300) segun una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque los modulos de medicion de fuerza (244, 344) presentan, en cada caso, un dispositivo para la determinacion y/o vigilancia de la tension electrica (Vlci) del elemento de suministro de corriente electrica (246), en particular de la tension positiva (Vlc1+) y/o de la tension negativa (Vlc1-), dado el caso referido a un potencial de tierra (GND) compartido.
- 6. Dispositivo multiple de medicion de fuerzas (200, 300) segun una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque todos los cables de conexion de modulos (250, 350) presentan una resistencia de lmea (Ric), ampliamente identica, en particular longitudes, materiales y secciones transversales de conductores ampliamente identicos.
- 7. Dispositivo multiple de medicion de fuerzas (200, 300) segun una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque el modulo de medicion de fuerza (244, 344) o el cable de conexion de modulos (250, 350) presentan un dispositivo para la interrupcion de la transmision de la alimentacion de corriente electrica.
- 8. Dispositivo multiple de medicion de fuerzas (200, 300) segun una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque el modulo de medicion de fuerza (244, 344) presenta al menos un conectador de enchufe (352), en particular dos conectadores el enchufe (352), a los cuales es posible conectar el cable de conexion de modulos (250, 350) y/o el cable de control (205, 305).
- 9. Dispositivo multiple de medicion de fuerzas (200, 300) segun la reivindicacion 8, caracterizado porque el conectador de enchufe (352) esta blindado y/o hermetizado contra influencias ambientales, en particular contra suciedad, lfquidos o gases y/o cuya al menos un area de contacto electrico esta configurada resistente a la corrosion.
- 10. Procedimiento para la determinacion y vigilancia del estado de un dispositivo multiple de medicion de fuerzas (200, 300) segun una de las reivindicaciones 1 a 9 con al menos tres modulos de medicion de fuerza (244, 344), caracterizado porque se supervisa la alimentacion de corriente electrica de los modulos de medicion de fuerzas (244, 344), en particular la tension electrica de la alimentacion de corriente electrica (Vlc-i).
- 11. Procedimiento segun la reivindicacion 10, caracterizado porque las tensiones electricas de los modulos de medicion de fuerza (244, 344) son controladas respecto del cumplimiento de valores de umbral y que frente a perturbaciones y/o superacion de los valores de umbral se inician acciones como ser la transmision de avisos y/o la recalibracion o la desconexion del modulo de medicion de fuerza (244, 344) respectivo.
- 12. Procedimiento segun la reivindicacion 11, caracterizado porque los valores de umbral son determinados mediante calculos teoricos, en particular respetando las magnitudes caractensticas de los cables de conexion de modulos (250, 350), como la longitud de conductores y la seccion transversal de conductores y/o las resistencias interiores del modulo de medicion de fuerza (244, 344) y/o mediante al menos una medicion de referencia.
- 13. Procedimiento segun una de las reivindicaciones 10 a 12, caracterizado porque la tension electrica (Vlci) del medio de suministro de corriente electrica, en particular la tension positiva (Vlc1+) y/o la tension negativa (Vlc1-) son medidas respecto de un potencial compartido, en particular un potencial de tierra (GND).5 14. Procedimiento segun una de las reivindicaciones 10 a 13, caracterizado porque los modulos de medicion defuerza (244, 344) presentan, en cada caso, medios de comunicacion (248) conectados entre si y cuyas conexiones son vigiladas respecto de la terminacion y, dado el caso, terminados automaticamente.
- 15. Procedimiento segun una de las reivindicaciones 10 a 14, caracterizado porque una conexion en serie de un 10 maximo de cuatro modulos de medicion de fuerza (244, 344) es detectada por la terminal (206, 306) y/o el elemento de ramificacion (356) y/o los modulos de medicion de fuerza (244, 344) y, dado el caso, es impedida una transmision de la alimentacion de corriente electrica a otros modulos de medicion de fuerza (244, 344).
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