ES2574989T3

ES2574989T3 - Un sistema para el control con precisión de las características funcionales de un relé

Info

Publication number: ES2574989T3
Application number: ES10732059.0T
Authority: ES
Inventors: Malcolm J. Critchley; Yen-Kuei Tsao
Original assignee: Leach International Corp
Current assignee: Leach International Corp
Priority date: 2009-01-15
Filing date: 2010-01-13
Publication date: 2016-06-23
Anticipated expiration: 2030-01-13
Also published as: HK1165089A1; CN102282640A; JP2012515427A; EP2387790A1; US8094427B2; CN102282640B; EP2387790B1; JP5676478B2; WO2010083255A1; US20100177453A1; EP2387790A4

Abstract

Un circuito de relé controlado con precisión (110, 210, 310) que comprende: un relé (104, 204, 304) que tiene características de rendimiento que varían con una temperatura del relé (104, 204, 304), en donde el relé comprende una pluralidad de fases funcionales que incluyen una fase de conmutación y una fase de mantenimiento; y un circuito de control del relé (102, 202, 302), en donde el relé (104, 204, 304) está configurado para transitar desde una posición no activada a una posición activada durante la fase de conmutación, y en donde el relé (104, 204, 304) está configurado para mantener la posición activada durante la fase de mantenimiento, caracterizado por que el circuito de control del relé (102, 202, 302) comprende un regulador de tensión lineal y una resistencia conectada al regulador de tensión lineal y en serie con el relé, estando configurado el regulador de tensión lineal para suministrar una corriente preseleccionada sustancialmente constante al relé al menos durante la fase de conmutación y la fase de mantenimiento a pesar de un cambio en la temperatura del relé (104, 204, 304).

Description

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DESCRIPCION

Un sistema para el control con precision de las caracteristicas funcionales de un rele Antecedentes de la invencion

La presente invencion se refiere en general a un sistema para el control con precision de las caracteristicas funcionales de un rele. Mas especificamente, la presente invencion se refiere a un sistema para proporcionar una corriente constante a un rele a pesar de las variaciones en la tension de alimentacion y la temperatura.

Los reles generalmente funcionan bajo condiciones que no requieren tiempos de precision. En algunas aplicaciones, sin embargo, puede ser necesario un control preciso de las caracteristicas funcionales de un rele. Las caracteristicas funcionales importantes de un rele incluyen la tension de funcionamiento, la tension de liberacion, el tiempo de funcionamiento, y el tiempo de liberacion. Para un rele que tenga contactos normalmente abiertos, la tension de funcionamiento es la minima tension de bobina del rele requerida para efectuar el cierre de los contactos del rele a continuacion de la aplicacion de dicha tension de funcionamiento. La tension de liberacion es la maxima tension de bobina del rele que provoca que los contactos del rele permanezcan cerrados antes de que los contratos habran cuando dicha tension se disminuye o retira. El tiempo de funcionamiento es el tiempo transcurrido desde una aplicacion de tension a la bobina del rele hasta que los contactos cierran. El tiempo de liberacion es el tiempo transcurrido desde la retirada de la tension a la bobina del rele hasta que los contactos abren.

El funcionamiento de un rele electromagnetico esta controlado por propiedades fisicas tales como la masa de las partes moviles, las fuerzas de friccion entre componentes, las ventajas mecanicas del diseno y las fuerzas magneticas generadas por el motor del rele o solenoide que mueve una masa movil para cerrar los contactos. La masa de las partes moviles, el componente de las fuerzas de friccion y las ventajas mecanicas requeridas para proporcionar el requisito de fuerza de contacto no cambian generalmente con la temperatura. Las fuerzas magneticas generadas por el motor del rele o solenoide son directamente proporcionales al numero de vueltas de devanado de la bobina y la corriente que fluye a traves de esas vueltas. El numero de vueltas de la bobina es fijo pero la resistencia del material del devanado de la bobina, y por ello la corriente de la bobina, varia con la temperatura de acuerdo con el coeficiente de temperatura de la resistencia del material del devanado.

Las caracteristicas funcionales de un rele dependen grandemente de la corriente de la bobina, que varia de acuerdo con la resistencia de la bobina. Por lo tanto, variaciones en la temperatura pueden provocar cambios sustanciales en las caracteristicas funcionales de los reles y tambien presentan desafios significativos en su diseno.

El documento EP 1 840 922 A1 desvela un circuito de rele controlado que comprende un rele, en el que el rele comprende una pluralidad de fases funcionales, incluyendo la fase de conmutacion y una fase de mantenimiento; y un circuito de control del rele. El documento US 2006/0139839 A1 desvela un circuito de accionamiento del rele que comprende un circuito de fuente de alimentacion, un circuito de energizacion inicial y un circuito de baja energizacion de mantenimiento. El documento WO 01/13395 A1 muestra otra disposicion mas de un circuito para el funcionamiento de un rele.

Sumario de la invencion

Aspectos de la invencion se refieren a un sistema para el control con precision de las caracteristicas funcionales de un rele. En una realizacion, la invencion se refiere a un rele que tiene unas caracteristicas de rendimiento que varian con una temperatura del rele, en la que el rele comprende una pluralidad de fases funcionales que incluyen una fase de conmutacion, y un circuito de control del rele configurado para proporcionar una corriente preseleccionada al rele al menos durante la fase de conmutacion, en el que la corriente preseleccionada permanece sustancialmente constante a pesar de un cambio en la temperatura del rele, y en la que el rele se configura para transitar desde una posicion no activada a una posicion activada durante la fase de conmutacion.

En otra realizacion, la invencion se refiere a un circuito de rele controlado con precision que incluye un rele que tiene unas caracteristicas de rendimiento que varian con una temperatura del rele, en la que el rele comprende una pluralidad de fases funcionales que incluyen una fase de conmutacion, un circuito de control del rele configurado para proporcionar una corriente preseleccionada al rele al menos durante la fase de conmutacion, y una fuente de tension configurada para proporcionar una tension al circuito de control del rele, variando la tension desde una tension minima a una tension maxima, en la que la corriente preseleccionada permanece sustancialmente constante a pesar de un cambio en la tension proporcionada al circuito de control del rele, y en la que el rele se configura para transitar desde una posicion no activada a una posicion activada durante la fase de conmutacion.

Breve descripcion de los dibujos

La FIG. 1 es un diagrama de bloques esquematico de un sistema de control de potencia que incluye un rele controlado mediante un circuito de control del rele de acuerdo con una realizacion de la presente invencion.

La FIG. 2 es un diagrama de bloques esquematico de un circuito de control del rele conectado con un rele de

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acuerdo con una realizacion de la presente invencion.

La FIG. 3 es un diagrama esquematico de un circuito de control del rele simulado conectado con un rele de acuerdo con una realizacion de la presente invencion.

La FIG. 4 es un grafico de la tension de alimentacion y corriente de bobina respecto al tiempo para el circuito de control del rele simulado de la FIG. 3.

La FIG. 5 es un grafico de la tension de bobina y corriente de bobina respecto al tiempo para el circuito de control del rele simulado de la FIG. 3.

La FIG. 6 es un diagrama esquematico de un circuito de control del rele, conectado a un rele, que tiene un circuito de control externo de acuerdo con una realizacion de la presente invencion.

La FIG. 7 es un diagrama esquematico de un circuito de control del rele simulado, conectado con un rele, que tiene un control externo de acuerdo con una realizacion de la presente invencion.

La FIG. 8 es un diagrama de bloques esquematico de un circuito de control del rele conectado con un rele de acuerdo con otra realizacion de la presente invencion.

La FIG. 9 es una tabla que ilustra los efectos de las variaciones de temperatura sobre las caracteristicas funcionales de un rele convencional no compensado.

La FIG. 10 es una tabla que ilustra los efectos de las variaciones de temperatura sobre las caracteristicas funcionales de un rele controlado mediante un circuito de control del rele de acuerdo con una realizacion de la presente invencion.

Descripcion detallada de la invencion

Las variaciones en la temperatura ambiente y tension de alimentacion pueden dar como resultado cambios sustanciales en los parametros de funcionamiento de un rele, especialmente la corriente de la bobina. El material estandar del devanado de una bobina de rele es hilo magnetico de cobre. Para un intervalo de temperatura de -55 °C a 85 °C, correspondientes a un cambio de temperatura de 130 °C, el cambio en la resistencia provocada por la temperatura puede ser tan alto como un 60 %. Un rele de 28 V de corriente continua (Vcc) tipico puede tener un intervalo de tension de funcionamiento que varia desde 18 voltios de CC a 32 voltios de Cc (o hasta 40 Vcc a corto plazo). Esto da como resultado un intervalo de tension maxima de hasta 22 Vcc (40 Vcc menos 18 Vcc) o un cambio total de aproximadamente el 50 %. La combinacion de variaciones de temperatura y tension, consideradas acumulativamente, frecuentemente cambian por lo tanto las condiciones de funcionamiento o caracteristicas en mas del 100 %. Por ello, los circuitos de rele tipicos generalmente deben adaptarse a una amplia variedad de condiciones de funcionamiento que obligan frecuentemente a compromisos no deseables en su diseno.

Para ilustrar dichas variaciones en la temperatura y los cambios resultantes en la corriente de la bobina, se analiza el funcionamiento de un rele de 28 voltios tipico que requiere aproximadamente 2 vatios de potencia para cambiar la posicion de sus contactos. La Tabla 1 ilustra las caracteristicas funcionales de un rele de 28 voltios convencional accionado aproximadamente a 32 voltios sobre un intervalo de temperaturas.

Tabla 1

Temperatura de la bobina: -40 °C 25 °C +85 °C

Tension nominal (bobina): 28 28 28

Potencia nominal (bobina): 2 2 2

Resistencia de la bobina a 25 °C: 290 290 290

Tolerancia (-5 %): 275 275 275

Resistencia real: 275 275 275

Temperatura nominal: 25 25 25

Temperatura de trabajo: -40 0 85

Intervalo de temperatura: -65 0 60

Resistencia a la temperatura: 191 275 353

Caida de diodo: 0,7 0,7 0,7

Tension de la bobina: 32,2 32,2 32,2

Tension real: 31,5 31,5 31,5

Corriente de la bobina (A): 0,165 0,114 0,089

En la Tabla 1, se muestran las caracteristicas del rele en tres puntos de temperatura que incluyen -40 °C, 25 °C, y 85 °C. Tambien, en la Tabla 1, la tension real aplicada a la bobina es de aproximadamente 32 voltios. La ultima fila ilustra la corriente de la bobina en los tres puntos de temperatura. La Tabla 2 ilustra las caracteristicas funcionales del rele de 28 voltios convencional accionado a aproximadamente 18 voltios sobre un intervalo de temperaturas.

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Tabla 2

Temperatura de la bobina: -40 °C 25 °C +85 °C

Tension nominal (bobina): 28 28 28

Potencia nominal (bobina): 2 2 2

Resistencia de la bobina a 25 °C: 290 290 290

Tolerancia (+5 %): 304 304 304

Resistencia real: 304 304 304

Temperatura nominal: 25 25 25

Temperatura de trabajo: -40 0 85

Intervalo de temperatura: -65 0 60

Resistencia a la temperatura: 211 304 390

Caida de diodo: 0,7 0,7 0,7

Tension de la bobina: 18 18 18

Tension real: 17,3 17,3 17,3

Corriente de la bobina (A): 0,082 0,057 0,044

En la Tabla 2, la tension real aplicada a la bobina es de aproximadamente 17 voltios. Tambien se representan las caracteristicas del rele en los mismos puntos de temperatura de -40 °C, 25 °C, y 85 °C que en la Tabla 1. Tambien, en la Tabla 2, la corriente de bobina mas pequena se halla a 85 °C y es de 0,044 amperios (A). En la Tabla 1, la corriente de bobina mayor se encuentra a -40 °C y es de 0,165 A. La relacion de la corriente de bobina mayor a la corriente de bobina mas pequena es de 3,75. Por ello, los datos empiricos representados en la Tabla 1 y Tabla 2 ilustran una variacion de corriente maxima del 375 % a traves de un intervalo de tension de 18 a 32 voltios y un intervalo de temperatura de -40 °C a 85 °C.

Volviendo ahora a los dibujos, realizaciones de los circuitos de control del rele controlan con precision la corriente proporcionada a un rele a pesar de cambios en la tension y temperatura. En muchas realizaciones, los circuitos de control del rele proporcionan una corriente constante a pesar de cambios en tension y temperatura. En varias realizaciones, los circuitos de control del rele incluyen un regulador de tension lineal ajustable y una resistencia de control para proporcionar la corriente constante. En otras realizaciones, pueden usarse otros componentes del circuito para proporcionar la corriente constante.

En una realization, los circuitos de control del rele y los reles controlados se usan para controlar la distribution de potencia en un sistema electrico de un avion. La potencia puede distribuirse usando varios sistemas de CC o CA (mono, bi o trifasica) o combinaciones de los mismos. En un cierto numero de realizaciones, el rele tiene un interruptor en carga que conmuta una fuente de alimentation de CC. En varias realizaciones, las fuentes de alimentation de CC funcionan a 28 voltios, 26 voltios o 270 voltios. En una realizacion, las fuentes de alimentacion en CC funcionan en un intervalo de 11 a 28 voltios. En otras realizaciones, los reles incluyen tres interruptores en carga que conmutan fuentes de alimentacion de CA. En una realizacion, la fuente de alimentacion de CA funciona a 115 voltios y a una frecuencia de 400 hercios. En otras realizaciones, los reles controlados por los circuitos de control del rele tienen un unico interruptor en carga que puede conmutar una fuente de la alimentacion de CC o una unica fase de una fuente de alimentacion de CA. En otras realizaciones, las fuentes de alimentacion funcionan a otras tensiones y otras frecuencias. En una realizacion, las fuentes de alimentacion de CC pueden incluir baterias, unidades de alimentacion auxiliar y/o fuentes de alimentacion de CC externas. En una realizacion, las fuentes de alimentacion de CA incluyen generadores, turbinas de aire de impacto y/o fuentes de alimentacion de CA externas.

La FIG. 1 es un diagrama de bloques esquematico de un sistema de control de potencia 100 que incluye un rele 104 controlado por un circuito de control del rele 102 de acuerdo con una realizacion de la presente invention. El circuito de control del rele 102 y el rele 104 pueden formar de modo efectivo un circuito de rele controlado con precision 110 que resiste y contrarresta cambios en factores variables que afectan al funcionamiento del rele, tales como cambios en la tension de alimentacion o temperatura ambiente. El rele 104 se conecta al circuito de control del rele 102, a una fuente de alimentacion 106, y a una carga 108. En el funcionamiento, el rele 104 controla la circulation de la corriente entre la fuente de alimentacion 106 y la carga 108 basandose en senales de control recibidas desde el circuito de control del rele 102. En una realizacion, la fuente de alimentacion 106 es una fuente usada comunmente en un avion. En dichos casos, la carga es una carga del avion tal como, por ejemplo, la iluminacion del avion y/o los sistemas de calefaccion y refrigeration del avion.

La FIG. 2 es un diagrama de bloques esquematico de un circuito de control del rele 202 y un rele 204 de acuerdo con una realizacion de la presente invencion. El circuito de control del rele 202 se conecta al rele 204 y forma de modo efectivo un circuito de rele controlado con precision 210. El circuito de control del rele 202 incluye un regulador de tension lineal ajustable 214 que tiene una entrada de ajuste 215 y un terminal de salida 217 conectado a una resistencia de control 216. El regulador ajustable 214 se conecta a una fuente de alimentacion 212. La resistencia de

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control 216 se conecta al rele 204 en un nodo. El nodo que conecta el rele 204 y la resistencia 216 esta conectado tambien a la entrada de ajuste 215 del regulador de tension ajustable 214.

En funcionamiento, el regulador de tension lineal ajustable 214 mantiene una tension relativamente constante a traves del terminal de salida 217 y la entrada de ajuste 215. Al colocar una resistencia de control 216 a traves del terminal de salida 217 y el terminal de entrada de ajuste 215, el regulador de tension ajustable actua para proporcionar una corriente constante, y por lo tanto una caida de tension constante, a traves de la resistencia de control 216. En dicho caso, cuando la resistencia del rele 204 varia de acuerdo con los cambios en la temperatura o la tension aplicada, el regulador de tension ajustable actua para compensar esos cambios de modo que se proporcione una corriente constante a pesar de la variation.

En una realization, el regulador de tension ajustable es un regulador de tension ajustable positivo LM117 fabricado por Linear Technology Corporation of Milpitas, California. En dicho caso, el regulador intenta mantener una tension de referencia constante de 1,25 voltios a traves del terminal de salida y del terminal de entrada ajustable. En este caso, se proporciona una corriente constante de aproximadamente 0,1 A al rele 204, cuando el regulador de tension 214 esta conectado. Cuando la resistencia de los devanados de la bobina del rele 204 cambia en respuesta a un cambio en la temperatura, el regulador de tension ajustable ajusta la tension proporcionada en su terminal de salida 217 para mantener la corriente constante de aproximadamente 0,1 A. Por ejemplo, cuando la temperatura se incrementa, la resistencia de la bobina del rele 204 tambien se incrementa. En dicho caso, el regulador de tension 214 debe incrementar la tension en el terminal de salida 217 para mantener la corriente constante y la tension de referencia traves de la resistencia de control 216.

El uso de un regulador de tension lineal ajustable proporciona beneficios no solo en el mantenimiento de una corriente constante en la bobina del rele, sino tambien en soportar las oscilaciones en la tension de conmutacion suministrada al rele. Por ejemplo, el regulador de tension es generalmente capaz de aceptar un amplio intervalo de oscilaciones en la tension de entrada proporcionada siempre que dicha tension de entrada sea mayor que la de la tension de salida del regulador en al menos una caida de tension. La caida de tension es generalmente una caracteristica del regulador.

En la realizacion ilustrada, la resistencia de control es de 12 ohmios. En otras realizaciones, la resistencia de control puede tomar otros valores. En un cierto numero de realizaciones, la resistencia de control tiene una muy baja tolerancia para minimizar la variacion en la corriente que circula a traves de la resistencia.

En otras realizaciones, pueden usarse otros circuitos capaces de proporcionar una corriente constante para controlar el rele. En algunas realizaciones, los otros circuitos de control del rele pueden tolerar amplias oscilaciones de tension en tanto proporcionan la corriente constante.

La FIG. 3 es un diagrama esquematico de un circuito de rele simulado 310 de acuerdo con una realizacion de la presente invention. El circuito de rele simulado 310 se usa para examinar las caracteristicas funcionales de un circuito de rele en particular e incluye un circuito de control del rele simulado 302 conectado con un rele simulado 304 que se conecta a un circuito de supresion de transitorios 318. El circuito de control del rele simulado 302 incluye una fuente de tension de CA 312 conectada a un regulador de tension ajustable 314 que tiene un terminal de salida y un terminal de ajuste. Se conectan una resistencia 316 y un condensador 320 en paralelo a traves del terminal de salida y el terminal de ajuste del regulador 314. Un segundo condensador 322 conecta el terminal de ajuste a una tierra 323. La tierra 323 se conecta tambien a la fuente de tension 312.

El rele simulado 304 incluye una resistencia R2 conectada al terminal de ajuste del regulador 314 y a la tierra 323 a traves de un inductor/bobina L1. El inductor L1 se conecta en paralelo mediante un tercer condensador C3. El rele simulado 304 incluye tambien una resistencia R4 conectada al terminal de ajuste del regulador 314 y a la tierra 323. La combination de R2, L1, C3 y R4 proporciona las caracteristicas electricas de un rele tipico.

El circuito de supresion de transitorios 318 incluye un diodo 324 conectado en serie con dos diodos zener (326, 328). El catodo del diodo zener 328 se conecta a tierra 323. Los diodos zener 326 y 328 estan orientados en la misma direction de modo que el catodo del zener 326 se conecta al anodo del zener 328. El diodo 324 y el zener 326 se conectan en una configuration en oposicion de modo que el anodo del diodo 324 se conecta al anodo del diodo zener 326. El catodo del diodo 324 se conecta al terminal de ajuste del regulador 314. El circuito de supresion de transitorios 318 maneja los picos de tension polarizada inversa con los diodos zener y descarga de modo efectivo el rele simulado 304. Mas especificamente, el circuito de supresion de transitorios 318 puede descargar la energia almacenada en la bobina L1.

En funcionamiento, la fuente de tension de CA 312 proporciona una senal de tension de 32 voltios despues de un retardo de 10 milisegundos (ms). La senal de tension se proporciona de ese modo con un tiempo de elevation de 10 ms y un tiempo de caida de 10 ms. En otras realizaciones, la fuente de tension de CA puede proporcionar una senal de tension a otro nivel de tension y con otras caracteristicas de tiempos.

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La FIG. 4 es un grafico de la tension de alimentacion 410 y una corriente de bobina 408 respecto al tiempo 406 para el circuito de control del rele simulado de la FIG. 3. La corriente de bobina 408 es el resultado de la tension de alimentacion aplicada 410. Una escala de tension 402 y una escala de corriente 404 representan la magnitud de la tension de alimentacion y la corriente de la bobina, respectivamente. Una linea horizontal discontinua 412 indica la magnitud de la corriente de la bobina a la que los contactos del rele cierran, o cambian en otra forma de posicion (por ejemplo, para un rele normalmente cerrado). El tiempo de funcionamiento se ilustra como el tiempo de elevacion en la tension de alimentacion 410, o el tiempo desde cuando la tension de alimentacion 410 esta a 0 voltios al tiempo en el que la tension de alimentacion 410 esta en la linea de “contactos cerrados” 412, a aproximadamente 23 voltios. El tiempo de liberation puede observarse tambien como el tiempo de caida en la tension de alimentacion 410, en el que el tiempo de caida es el tiempo que se inicia desde la retirada de la tension de alimentacion 410 al punto en el que los contactos estan abiertos (por ejemplo, justamente por debajo de la linea horizontal de contactos cerrados en la parte de caida de la tension de alimentacion 410).

En los ensayos de simulation de la realization descrita en la FIG. 3, el tiempo de funcionamiento no cambio a pesar de las variaciones en la alimentacion de tension a lo largo de un intervalo de 18 a 40 Vcc. De modo similar, el tiempo de liberacion no cambio a pesar de la variation en la alimentacion de tension variable desde 18 a 40 Vcc. En un ensayo de simulacion adicional de la realizacion descrita en la FIG. 3, el tiempo de funcionamiento permanecio sin cambios a pesar de variaciones en la temperatura de la bobina del rele. De modo similar, el tiempo de liberacion permanecio sin cambios a pesar de variaciones en la temperatura de la bobina del rele. De modo efectivo, los ensayos de simulacion muestran que las caracteristicas funcionales del rele simulado controlado con precision permanecen sustancialmente sin cambios a pesar de variaciones tanto en la temperatura como en la tension aplicada al rele.

En un cierto numero de realizaciones, las caracteristicas de rendimiento del rele pueden clasificarse en multiples fases funcionales. En algunas realizaciones, por ejemplo, puede definirse una fase de conmutacion como la fase en la que el rele transita desde un estado no energizado a un estado energizado. En una realizacion, la fase de conmutacion es un periodo de tiempo que corresponde al tiempo de funcionamiento. En otra realizacion, una fase de mantenimiento del rele puede definirse como la fase en la que el rele mantiene el estado energizado. El estado no energizado, tal como se usa en el presente documento, significa al estado del rele cuando se ha aplicado poca o ninguna tension a la bobina del rele. El estado energizado, tal como se usa en el presente documento, significa el estado conmutado del rele despues de que se haya aplicado una tension de conmutacion, suficiente para efectuar un cambio en la posicion de los contactos del rele, al rele.

La FIG. 5 es un grafico de una tension de bobina tipica 510 y una corriente de bobina 508 respecto al tiempo 506 para el circuito de control del rele simulado de la FIG. 3. Una escala de tension 502 y una escala de corriente 504 representan la magnitud de la tension de la bobina y corriente de bobina, respectivamente. Una linea horizontal discontinua 512 indica la magnitud de la corriente de la bobina 508 a la que los contactos del rele cierran, o conmutan en otra forma.

La FIG. 6 es un diagrama esquematico de un circuito de control del rele 602 que tiene un circuito de control externo 620 de acuerdo con una realizacion de la presente invention. El circuito de control del rele 602 incluye un regulador de tension lineal ajustable 614 que tiene una entrada de ajuste 615 y un terminal de salida 617 conectado a una resistencia de control 616. El regulador ajustable puede mantener una tension constante a pesar de variaciones en la tension de entrada. El regulador ajustable 614 se conecta tambien a una fuente de alimentacion 612. La resistencia de control 616 se conecta al rele 604 en un nodo. El nodo de conexion del rele 604 y la resistencia 616 se conecta tambien a la entrada de ajuste 615 del regulador de tension ajustable 614 a traves de un diodo 618. El anodo del diodo 618 se conecta a la entrada de ajuste 615 del regulador de tension 614. El catodo del diodo 618 se conecta al rele 604.

Se conecta un circuito de control externo 620 a la entrada de ajuste 615 del regulador de tension lineal 614. En la realizacion ilustrada en la FIG. 6, el circuito de control externo 620 se muestra como un interruptor simple de una posicion. En otras realizaciones, el circuito de control externo 620 puede incluir otras formas de control y circuitos de procesamiento conectados a un dispositivo de conmutacion. Los circuitos de control externo 620 pueden permitir un control remoto del circuito de control del rele 602. En la realizacion ilustrada en la FIG. 6, los circuitos de control externo se configuran para llevar la entrada de control del regulador a tierra. En dicho caso, el regulador 614 se inhabilita y el rele se desenergiza. En un cierto numero de realizaciones, los circuitos de control externo 620 permiten una anulacion del rele independientemente del estado de la corriente del regulador de tension 614. En algunas realizaciones, el circuito de control externo inhabilita de forma efectiva el rele 604.

En funcionamiento, el circuito de control del rele 602 puede de otra manera funcionar en la forma descrita para la realizacion de la FIG. 2.

La FIG. 7 es un diagrama esquematico de un circuito de control del rele simulado que tiene un circuito de control externo de acuerdo con una realizacion de la presente invencion. El circuito de control externo incluye una fuente de tension V2 que controla un transistor Q1 para el accionamiento del terminal de ajuste del regulador de tension U1 a tierra. En otros aspectos, la realizacion de la FIG. 7 puede funcionar como el circuito de control del rele simulado

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descrito por la FIG. 3.

La FIG. 8 es un diagrama de bloques esquematico de un circuito de control del rele 800 conectado con un rele 802 de acuerdo con otra realizacion de la presente invencion. El circuito de control del rele 800 incluye un interruptor MOSFET 804 de potencia para controlar la circulacion de corriente al rele 802, una resistencia de control 806 para proporcionar una corriente constante, un regulador de tension lineal 808 para proporcionar una tension constante, circuitos previos al regulador 810 para acondicionar la tension de alimentacion para un regulador 808, y circuitos de control 812 para el control del interruptor MOSFET 804 para conectar y desconectar la corriente constante al rele 800.

El terminal de drenaje del interruptor MOSFET 804 se conecta al rele 802. El terminal de fuente del interruptor 804 se conecta a la resistencia de control 806 y a una entrada de ajuste, “ADJ”, del regulador de tension lineal 808. La resistencia de control 806 se conecta a un terminal “OUT” del regulador de tension 808. Un terminal “IN” del regulador de tension 808 se conecta a los circuitos previos al regulador 810. Los circuitos previos al regulador 810 se conectan a una fuente de tension 811. La fuente de tension 811 se conecta tambien a los circuitos de control 812. Los circuitos de control 812 se conectan mediante los circuitos de fuente de senal a la puerta del interruptor MOSFET 804. Un circuito RC conecta la puerta del interruptor MOSFET 804 a la fuente. En varias realizaciones, el interruptor MOSFET 804 es un MOSFET de canal P de potencia.

En funcionamiento, los circuitos de control 812 controlan el interruptor MOSFET 804 por medio de la fuente de senal. Cuando la fuente de senal se lleva a tierra, la tension de puerta del conmutador 804 se convierte en una fraccion de la tension en el terminal de fuente. La fraccion puede depender de los valores de resistencia en el divisor de tension ilustrado. En la realizacion ilustrada en la FIG. 8, la tension de puerta puede ser un sexto de la tension de fuente cuando la fuente de senal se ha llevado a tierra. En una realizacion, la tension del terminal de fuente es aproximadamente 12 voltios. En dicho caso, la tension de puerta es de aproximadamente 2 voltios y la tension -Vgs es mayor que la tension de umbral para conexion (por ejemplo, aproximadamente 4 voltios). En dicho caso, el interruptor MOSFET 804 se conecta y se proporciona una corriente constante al rele 802. Cuando la fuente de senal se lleva a la tension de alimentacion en lugar de a tierra, la puerta es llevada a una tension mas alta y -Vgs ya no es mayor que el umbral. En dicho caso, el interruptor MOSFET se desconecta y se suministra poca o ninguna corriente al rele. En otras realizaciones, el regulador de tension 808 puede controlarse mediante la conmutacion del terminal ADJ a tierra.

Los circuitos previos al regulador 810 acondicionan la tension proporcionada al regulador de tension, en algunas realizaciones, los circuitos previos al regulador incluyen circuitos de supresion de transitorios que suprimen transitorios, tales como picos en la tension de alimentacion.

En una realizacion, el regulador de tension ajustable es un regulador de tension ajustable positivo LM317 fabricado por Linear Technology Corporation of Milpitas, California. En la realizacion ilustrada, la resistencia de control tiene una resistencia de 9,1 ohmios. En otras realizaciones, la resistencia de control puede tener un valor de resistencia que sea mayor de o menor de 9,1 ohmios. En una realizacion, el interruptor MOSFET es un MOSFET de potencia de canal P IRFR5410 fabricado por International Rectifier Corporation de El Segundo, California. En una realizacion, el rele 802 controla el flujo de alimentacion entre una fuente de alimentacion secundaria y un bus primario en el avion. En dicho caso, el rele puede tener que reaccionar a una perdida brusca de potencia en una corta cantidad de tiempo. En este caso, el circuito de rele controlado con precision, al ser virtualmente resistente a variaciones en la temperatura y la tension, puede reaccionar rapidamente para conmutar a la alimentacion auxiliar al bus primario del avion. En otras realizaciones, el circuito de control del rele se usa para conmutar la alimentacion entre otras fuentes de alimentacion y buses, o entre otros componentes de los sistemas de alimentacion.

La FIG. 9 es una tabla que ilustra los efectos de las variaciones de temperatura sobre las caracteristicas funcionales de un rele convencional o no compensado. Los datos mostrados en la FIG. 9 se basan en un rele que no esta controlado por un circuito de control del rele capaz de suministrar una corriente constante, y por ello esta efectivamente sin compensar. Las primeras dos filas demuestran el efecto general de la temperatura sobre las caracteristicas o parametros funcionales del rele particular sin compensar. Por ejemplo, si la temperatura se incrementa, como se representa en la segunda fila (fila dos) desde la parte superior de la tabla, la resistencia del rele se incrementa, la corriente del rele baja, la tension de funcionamiento sube, la tension de liberacion sube, el tiempo de funcionamiento sube y el tiempo de liberacion sube. Sin embargo, si la temperatura disminuye, tal como se representa en la fila tres, la resistencia del rele baja, la corriente del rele sube, la tension de funcionamiento baja, la tension de liberacion baja, el tiempo de funcionamiento baja y el tiempo de liberacion baja.

Cuando la temperatura varia desde +25 °C a +85 °C (fila cinco), la resistencia del rele varia aproximadamente el 20 por ciento, la corriente del rele varia aproximadamente el 20 por ciento, la tension de funcionamiento varia aproximadamente el 20 por ciento, la tension de liberacion varia aproximadamente el 20 por ciento, el tiempo de funcionamiento varia aproximadamente el 20 por ciento y el tiempo de liberacion varia aproximadamente el 20 por ciento. De modo similar, cuando la temperatura varia desde +25 °C a -55 °C (fila seis), la resistencia del rele varia aproximadamente en el 30 por ciento, la corriente del rele varia aproximadamente el 30 por ciento, la tension de funcionamiento varia aproximadamente el 30 por ciento, la tension de liberacion varia aproximadamente el 30 por

ciento, el tiempo de funcionamiento varia aproximadamente el 30 por ciento y el tiempo de liberacion varia aproximadamente el 30 por ciento. En consecuencia, la tabla de la FIG. 9 confirma que hay una variacion generalmente sustancial en el funcionamiento de un rele convencional con la temperatura.

5 En la tabla mostrada en la FIG. 9 para un rele no compensado, el tiempo de transicion desde la apertura de los contactos del rele al cierre de los contactos del rele tiene lugar a aproximadamente el 70 % de la elevacion de la corriente en la bobina del rele, en la que los contactos del rele se mueven durante aproximadamente el 7 % del tiempo de elevacion de la corriente en la bobina antes de que se cierre el contacto.

10 La FIG. 10 es una tabla que ilustra los efectos de las variaciones de temperatura sobre las caracteristicas funcionales de un rele controlado por un circuito de control del rele de acuerdo con una realizacion de la presente invencion. A diferencia del rele no compensado de la FIG. 9, las caracteristicas funcionales del rele controlado mediante un circuito de control de corriente constante varian en aproximadamente el 1 por ciento con las variaciones en la temperatura. El rele controlado a corriente constante puede por tanto soportar cambios en la temperatura de

15 funcionamiento significativamente mejor que el rele convencional. En dicho caso, se consiguen ventajas significativas en los tiempos de rendimiento. En algunas realizaciones, el uso de reles controlados a corriente constante proporciona un consumo de potencia reducido dando como resultado un menor calor auto-generado y una vida mas larga del rele.

20 Aunque la description anterior contiene muchas realizaciones especificas de la invencion, estas no deberian interpretarse como limitaciones en el alcance de la invencion, sino mas bien como un ejemplo de una realizacion de la misma. En consecuencia, el alcance de la invencion deberia determinarse no por las realizaciones ilustradas, sino por las reivindicaciones adjuntas.

Claims

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

REIVINDICACIONES

1. Un circuito de rele controlado con precision (110, 210, 310) que comprende:

un rele (104, 204, 304) que tiene caracteristicas de rendimiento que varian con una temperatura del rele (104, 204, 304), en donde el rele comprende una pluralidad de fases funcionales que incluyen una fase de conmutacion y una fase de mantenimiento; y un circuito de control del rele (102, 202, 302),

en donde el rele (104, 204, 304) esta configurado para transitar desde una posicion no activada a una posicion activada durante la fase de conmutacion, y

en donde el rele (104, 204, 304) esta configurado para mantener la posicion activada durante la fase de mantenimiento,

caracterizado por que el circuito de control del rele (102, 202, 302) comprende un regulador de tension lineal y una resistencia conectada al regulador de tension lineal y en serie con el rele, estando configurado el regulador de tension lineal para suministrar una corriente preseleccionada sustancialmente constante al rele al menos durante la fase de conmutacion y la fase de mantenimiento a pesar de un cambio en la temperatura del rele (104, 204, 304).
2. El circuito de la reivindicacion 1, que comprende ademas:

una fuente de tension configurada para proporcionar una tension al circuito de control del rele, variando la tension desde una tension minima a una tension maxima;

en donde el regulador de tension lineal esta ademas configurado para suministrar la corriente preseleccionada sustancialmente constante a pesar de un cambio en la tension proporcionada al circuito de control del rele.
3. El circuito de la reivindicacion 1, en el que el regulador de tension lineal esta configurado para mantener una tension sustancialmente constante a traves de la resistencia a pesar del cambio en la temperatura del rele.
4. El circuito de la reivindicacion 3, en el que el regulador de tension lineal comprende:

una entrada acoplada a una fuente de tension; y una entrada de ajuste acoplada al rele,

en donde la entrada de ajuste esta acoplada al rele usando un diodo, en donde el catodo del diodo esta acoplado al rele.
5. El circuito de la reivindicacion 1, en el que el circuito de control del rele comprende un circuito de anulacion configurado para controlar una circulacion de corriente a un rele y para ser controlado por circuitos externos.
6. El circuito de la reivindicacion 1, en el que el circuito de control del rele comprende ademas:

un interruptor MOSFET acoplado a la resistencia y al rele [[;]],

en el que el interruptor MOSFET esta controlado por circuitos externos.
7. El circuito de la reivindicacion 6, en el que el regulador de tension lineal comprende:

una entrada acoplada a una fuente de tension;

una salida acoplada a la resistencia; y

una entrada de ajuste acoplada al interruptor MOSFET.
8. El circuito de la reivindicacion 1, en el que el circuito de rele controlado con precision comprende caracteristicas funcionales y esta configurado para mantener las caracteristicas funcionales sustancialmente sin cambio a pesar del cambio en la temperatura del rele.
9. El circuito de la reivindicacion 8, en el que las caracteristicas funcionales incluyen una tension de funcionamiento, una tension de liberacion, un tiempo de funcionamiento y un tiempo de liberacion.
10. El circuito de la reivindicacion 8, en el que la temperatura varia dentro de un intervalo de 25 grados Celsius a 85 grados Celsius.
11. El circuito de la reivindicacion 8, en el que la temperatura varia dentro de un intervalo de 25 grados Celsius a -55 grados Celsius.
12. El circuito de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el regulador de tension lineal esta ademas configurado para mantener variaciones de la corriente preseleccionada en menos del 2 por ciento a pesar del cambio en la temperatura del rele.
13. El circuito de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el circuito de rele controlado con precision esta configurado para mantener variaciones de las caracteristicas funcionales en menos del 2 por ciento a pesar del cambio en la temperatura del rele.