ES2713101T3 - Dispositivo de diagnóstico de estado de señal para controlar accionador como miembro accionado - Google Patents

Abstract

Un dispositivo para diagnosticar estado de señal de un objeto accionado, en el que se introduce una señal de tensión de accionamiento (41) para accionar el objeto accionado (40) mediante un medio de aislamiento, el objeto accionado se acciona por potencia de accionamiento eléctrica que corresponde a la tensión introducida, y de manera concurrente se diagnostica el estado de señal del objeto accionado, en el que el dispositivo comprende: un transformador de aislamiento (3) que tiene una derivación intermedia en un punto medio de su bobinado primario como dicho medio de aislamiento, al lado secundario del cual está conectado dicho objeto accionado (40), un medio de generación de señal para generar periódicamente tensión de vibración que incluye una tensión de pulso de onda rectangular y tensión alterna que tiene una amplitud que corresponde a la de dicha señal de tensión de accionamiento introducida (41) para accionar el objeto accionado (40) conectado al lado primario del transformador de aislamiento (3), un medio de medición de corriente conectado a la derivación intermedia del bobinado primario del transformador de aislamiento para medir una corriente generada en el lado primario provocada por la corriente que fluye en el objeto accionado (40) conectado al lado secundario del transformador de aislamiento (3), un medio de realimentación para convertir la corriente que fluye de la derivación intermedia del lado primario a una tensión que corresponde a la tensión de accionamiento que acciona el objeto accionado (40) y realimentar la tensión convertida a la señal de tensión de accionamiento de entrada, y un medio de medición de tensión para medir la tensión añadida con la tensión de realimentación, mediante el cual se realiza diagnóstico del estado de señal del objeto accionado (40) basándose en resultados de medición del medio de medición actual y medio de medición de tensión.

Description

DESCRIPCION

Dispositivo de diagnostico de estado de senal para controlar accionador como miembro accionado

Sector de la tecnica

La presente invencion se refiere a un dispositivo para diagnosticar estado de senal de un accionador de control como un objeto accionado, espedficamente para diagnosticar si una senal de tension enviada a un accionador de control que es un objeto accionado tal como una valvula servo que se abre o cierra tras recibir la senal o que se controla entre estado completamente abierto y completamente cerrado de acuerdo con la senal para el fin de controlar una planta o equipo, se transmite al objeto accionado de manera precisa y si ha tenido lugar un frenado de alambre o cortocircuito.

Estado de la tecnica

Ha sido conocido un accionador de control tal como una valvula servo que se abre o cierra tras recibir una senal de tension o se controla entre estado completamente abierto y completamente cerrado de acuerdo con la senal de tension usada en una planta o equipo como un medio de control. En un accionador de control de este tipo, se afsla un lado de instruccion para enviar instruccion a la planta o equipo de un lado que realiza medicion o accionamiento o control en el lado de planta (en lo sucesivo denominado como el lado de planta) dependiendo del uso para el fin de evitar afecciones de tension de senal en el cuerpo humano o evadir afecciones de ruido. Esto se hace generalmente adoptando un transformador de aislamiento para transformar la tension de potencia electrica desde la fuente de alimentacion o aislando una senal de instruccion enviada desde el lado de instruccion al lado de la planta desde una senal de control resultante enviada desde el lado de planta al lado de instruccion por medio de un transformador de aislamiento, amplificador de aislamiento, etc.

En los ultimos anos, ha habido una demanda creciente para realizar diagnostico de solidez de circuito en el campo de instrumentacion y medicion para el fin de elevar la fiabilidad del sistema confirmando solidez de senales de salida y cableado de circuito, es decir, confirmando si las senales de instruccion se transmiten precisas al medio de control y si hay un frenado de alambre o tuvo lugar cortocircuito en el circuito.

La Figura 6 y la Figura 7 respectivamente muestran un ejemplo de circuito de accionamiento convencional de un accionador de control y que se anade con un circuito para diagnosticar solidez del circuito de accionamiento. En las figuras, el numero de referencia 101 es un circuito de fuente alimentacion electrica que consiste en una fuente de alimentacion electrica 102, un circuito de generacion de pulso 103, un transformador de aislamiento 104, un circuito de rectificacion 105, y un circuito de tension constante 106. Una lmea discontinua 107 indica una barrera de aislamiento para aislar el lado de instruccion del lado de planta.

En primer lugar, en un circuito en el que no se realiza el diagnostico de solidez como se muestra en la Figura 6, la senal de tension de accionamiento 131 de 1,5 V, por ejemplo, para accionar un accionador 130 se modula en una senal alterna por un circuito de modulacion 132, amplificado por un transformador de aislamiento 133 que es un medio de aislamiento de senal proporcionado para aislar el lado de planta del lado de instruccion, a continuacion se demodula por un circuito de demodulacion 134 suministrado con potencia electrica desde el circuito de fuente de alimentacion electrica 101, convertida por un circuito de conversion de senal 135 para accionar potencia electrica de por ejemplo 25 V, 4~20 mmA, y suministrada a un objeto accionado 130 tal como un accionador, el objeto accionado.

Sin embargo, con el circuito mostrado en la Figura 6, una senal de la cual la tension y corriente se envfa al accionador que es un objeto para accionar puede no ser conocida, y ademas, aunque la senal se aisle y se envfe al accionador 130, puede no tenerse conocimiento de si el accionador 130 esta funcionando normalmente y si hay un frenado de alambre o cortocircuito en el cableado al accionador 130.

En un circuito anadido con un circuito para diagnosticar la solidez del mismo como se muestra en la Figura 7, la senal de tension de accionamiento 131 para accionar el accionador 130 que es el objeto accionado se modula en una senal alterna por el circuito de modulacion 132 de manera similar como en la Figura 6, amplificada por el transformador de aislamiento 133, demodulada por el circuito de demodulacion 134, convertida al circuito de conversion de senal 135 en una senal de tension o senal de corriente que corresponde a la senal de tension de accionamiento 131 para accionar el accionador 130.

Para confirmar la operacion del accionador 130, el objeto accionado, se proporcionan circuitos de conversion de senal 136a (para la senal de corriente) y 136b (para la senal de tension) para convertir la tension y corriente suministradas al accionador 130 desde el circuito de conversion de senal 135, que se suministra con potencia electrica desde el circuito de fuente de alimentacion electrica 101, en una senal alterna respectivamente para poder introducirse a los transformadores de aislamiento 138a y 138b respectivamente; circuitos de modulacion 137a y 137b para modular las salidas desde el circuito de conversion de senales 136a y 136b; y circuito de demodulacion 139a y 139b adicional para demodular las tensiones transformadas por los transformadores de aislamiento 138a y 138b en una senal de corriente y senal de tension. Con esta configuracion de circuito, si se realiza la operacion de acuerdo con la instruccion y si hay un frenado de alambre o cortocircuito se determina de acuerdo con si la corriente esta fluyendo al accionador 130 y si la tension aplicada es una tension que corresponde a accionamiento del accionador 130.

Como se ha mencionado anteriormente, en el circuito convencional, se usa el circuito de fuente de alimentacion electrica de aislamiento 101 que incluye el transformador de aislamiento 104 y circuito de tension constante 106, y un medio de aislamiento tal como un amplificador de aislamiento compuesto que incluye el transformador de aislamiento 133 para aislar senales entre el lado de planta y lado de instruccion, para accionar el accionador 130 (objeto accionado) o para accionar el circuito de conversion de senal, circuito de modulacion, y circuito de demodulacion. La interfaz aislada del lado de instruccion y lado de la planta se ha conseguido de esta manera. Por lo tanto, en el circuito convencional, un circuito de fuente de alimentacion electrica de aislamiento y amplificadores de aislamiento son necesarios, los que da como resultado un gran aumento en coste.

En las circunstancias, el circuito como este puede permitir que se aplique unicamente en un caso especial donde se demanda la confirmacion de fiabilidad a pesar el aumento en coste, puesto que realizar un diagnostico de solidez de este tipo que si se usan las senales de tension al controlar la planta y equipo se transmiten de manera precisa y si hay un frenado de alambre o cortocircuito, son necesarios amplificadores de aislamiento adicionales para llevar a cabo el intercambio de senales entre el lado de planta y lado de instruccion, que requiere un gran aumento de coste.

Cuando se realiza el diagnostico de solidez de si se transmiten las senales de tension usadas al controlar la planta y equipo de manera precisa y si hay un frenado de alambre o cortocircuito, podffan tener lugar los siguientes problemas:

(A) La transmision de senales y suministro de potencia electrica debe hacerse por circuitos separados.

(B) Un circuito de modulacion y circuito de demodulacion son necesarios para transmitir senales de CC mediante un transformador de aislamiento.

(C) Se requiere convertir senales de corriente a senales de tension puesto que se realiza transmision de senal por senales de tension.

Para que sea suficiente el elemento (A), es necesario proporcionar circuitos de aislamiento tanto en el lado de fuente de alimentacion electrica como en el lado de transmision de senal, para que sea suficiente el elemento (B), es necesario proporcionar circuitos de modulacion y circuitos de demodulacion al lado de transmision de senal, y para que sea suficiente el elemento (C), es necesario proporcionar circuitos de conversion de senal.

En cuanto a la tecnica para detectar frenado de alambre, se desvela por ejemplo en la bibliograffa de patente 1 (Solicitud de Patente Japonesa Abierta a Inspeccion Publica N.° 2006-023105) un metodo de deteccion de frenado de alambre aplicando una senal de pulso al alambre, y comparando la forma de onda actual medida con la forma de onda actual de referencia para determinar la presencia o ausencia de frenado de alambre a partir de la diferencia en ambas de las formas de onda, y en la bibliograffa de patente 2 (Solicitud de Patente Japonesa Abierta a Inspeccion Publica N.° 2004-198302) un circuito para detectar frenado de alambre aplicando una senal de pulso para comprobar mediante un componente de impedancia al alambre de senal para detectar frenada de alambre, y comparar la senal obtenida desde el alambre de senal con la senal de pulso para comprobar la determinacion de la presencia o ausencia de frenado de alambre.

Como para diagnostico de circuitos electricos, se desvela, por ejemplo, en la bibliograffa de patente 3 (Solicitud de Patente Japonesa Abierta a Inspeccion Publica N.° 8-005708) un metodo de diagnostico de circuitos electricos y diagnostico de dispositivo usado para el metodo. Con el que se diagnostican condiciones de aparatos electricos para el fin de mejorar eficacia de operacion de diagnostico facilitando la gestion de registro de medicion y reduciendo adicionalmente la aparicion de errores provocados por el hombre, leyendo informacion escrita y almacenada en una memoria no volatil con respecto a resultados de medicion de caracteffsticas o cosas con respecto a la medicion de los aparatos electricos, o resultados de medicion de caracteffsticas o cosas con respecto a la medicion de los aparatos electricos, y comparando la informacion lefda con la informacion del momento con respecto a resultados de medicion de caracteffsticas o cosas con respecto a la medicion de los aparatos electricos.

Sin embargo, con la tecnica conocida en la bibliograffa de patente 1 y 2, son necesarios medios para aplicar senales de pulso y una memoria para memorizar forma de onda de corriente de referencia, y con el dispositivo de diagnostico de circuito electrico desvelado en la bibliograffa de patente 3, es necesaria una informacion memorizada en memoria con respecto a resultados de medicion de caracteffsticas o cosas con respecto a la medicion de los aparatos electricos, y adicionalmente un medio para medir caracteffsticas del circuito y un medio, para comparar el resultado de medicion con los datos de referencia, dando como resultado composicion complicada. Por lo tanto, los problemas citados en los elementos (A) ~ (C) no pueden resolverse por estas tecnicas.

El documento US 2005/156540 A1 (BALL NEWTON E.) con fecha 21 de julio de 2005 desvela un controlador de modo de corriente para entregar potencia a una o mas fuentes de luz en un sistema de retroiluminacion.

En una aplicacion particular, el controlador de modo de corriente esta configurado como un inversor con un regulador de corriente de entrada, una red de conmutacion de polaridad no resonante, y un transformador de salida acoplado de manera cercana. El circuito puede incluir un circuito de realimentacion acoplado al lado primario del transformador para generar una senal de realimentacion indicativa del nivel de la corriente de CA primaria. El regulador de corriente de entrada controla el nivel y forma de la corriente regulada basandose en la corriente objetivo.

Objeto de la invencion

Por lo tanto, el objeto de la presente invencion es proporcionar un dispositivo para diagnosticar estado de senal de un objeto accionado, con el que se transmite una senal que muestra el estado de una senal dada a un accionador de control, un objeto accionado, o aparicion de un frenado de alambre o cortocircuito, por los mismos medios para transmitir la potencia electrica, y la transmision de resultado de medicion y diagnostico de la solidez del circuito puede realizarse con alta precision mediante construccion sencilla sin aumento del numero de partes y complicacion de la circuitena, evitando de esta manera el aumento en coste de fabricacion.

Para conseguir el objeto, la presente invencion propone un dispositivo para diagnosticar estado de senal de un objeto accionado, en el que se introduce una senal de tension de accionamiento para accionar el objeto accionado mediante un medio de aislamiento, el objeto accionado se acciona mediante potencia de accionamiento electrica que corresponde a la tension introducida, y se diagnostica de manera concurrente el estado de senal del objeto accionado, en el que el dispositivo comprende: un transformador de aislamiento que tiene una derivacion intermedia en un punto medio de su bobinado primario como dicho medio de aislamiento, al lado secundario del cual esta conectado dicho objeto accionado, un medio de generacion de senal para generar de manera periodica tension de vibracion que incluye una tension de pulso de onda rectangular (tension de pulso de conmutacion que vibra entre 0 V y una tension positiva o una tension negativa) y tension alterna (tension que vibra entre una tension positiva y una tension negativa) que tiene una amplitud que corresponde a la de dicha senal de tension de accionamiento introducida para accionar el objeto accionado conectado al lado primario del transformador de aislamiento, un medio de medicion de corriente conectado a la derivacion intermedia del bobinado primario del transformador de aislamiento para medir una corriente generada en el lado primario provocada por la corriente que fluye en el objeto accionado conectado al lado secundario del transformador de aislamiento, un medio de realimentacion para convertir la corriente que fluye desde la derivacion intermedia del lado primario a una tension que corresponde la tension de accionamiento que acciona el objeto accionado y realimentar la tension convertida a la senal de tension de accionamiento de entrada, y un medio de medicion de tension para medir la tension anadida con la tension de realimentacion, mediante el cual se realiza diagnostico de estado de senal del objeto accionado basandose en resultados de medicion del medio de medicion de corriente y medio de medicion de tension.

De esta manera, midiendo el cambio de la tension de lado primario provocada por el consumo de la potencia electrica suministrada desde el lado primario por el objeto accionado conectado al lado secundario del transformador de aislamiento, convirtiendo el cambio medido de corriente en una tension que corresponde a la tension que acciona el objeto accionado y realimentando la tension convertida a la tension de accionamiento introducida, midiendo la tension anadida con la tension de realimentacion, y diagnosticando el estado de senal del objeto accionado basandose en los resultados de medicion de la corriente y tension, la transmision de resultado de medicion y diagnostico de solidez del pueden realizarse con alta precision mediante construccion sencilla sin aumento del numero de partes y complicacion de la circuitena, evitando de esta manera aumento en coste de fabricacion.

Como se ha descrito hasta ahora, el dispositivo para diagnosticar estado de senal de un accionador de control de acuerdo con la invencion puede estar compuesto en construccion muy sencilla sin aumentar el numero de partes ni complicar la circuitena, con un resultado de que se evita el aumento de coste de fabricacion. Ademas, con el dispositivo, puede realizarse la transmision del resultado de medicion y diagnostico de la solidez del circuito con alta precision sin la necesidad de proporcionar una fuente de alimentacion electrica que tiene un circuito de tension constante, medio de aislamiento tal como un transformador de aislamiento para tanto el lado de fuente de alimentacion electrica como el lado de transmision de senal, circuito de conversion de senal, circuito de modulacion, y circuito de demodulacion.

Descripcion de las figuras

La Figura 1 es un diagrama de bloques de circuito de acuerdo con la invencion para accionar un accionador de control tal como una valvula servo que esta completamente abierta o completamente cerrada cuando se recibe senal de tension, o una valvula servo de la cual se controla la apertura entre estado completamente abierto y estado completamente cerrado de acuerdo con la tension de una senal de tension.

La Figura 2 es un diagrama de una circuitena de acuerdo con la invencion para accionar el accionador de control de la Figura 1.

La Figura 3 es un grafico que muestra perdida de nucleo (perdida de potencia electrica) frente a caractenstica de temperatura del material de nucleo usado en el transformador de la invencion.

La Figura 4 es un diagrama de patron que muestra el bobinado de la bobina primaria y secundaria alrededor del nucleo del transformador usado en la invencion.

La Figura 5A es un grafico de un resultado de ensayo que muestra error de linealidad de la caractenstica de transferencia del transformador usado en la invencion (error de linealidad para diversa temperatura de nucleo entre -40-85 °C tomando el factor de caracterizacion de transferencia a 25 °C como el valor de referencia), y la Figura 5B es la tabla que muestra las especificaciones del transformador usado en el ensayo.

La Figura 6 es un diagrama de bloques de un circuito convencional para accionar un accionador tal como una valvula electromagnetica que esta completamente abierta o completamente cerrada tras recibir senal de tension, o una valvula servo de la cual la apertura se controla entre estado completamente abierto y completamente cerrado de acuerdo con la tension de una senal de tension.

La Figura 7 es un diagrama de bloques de un circuito convencional para accionar un accionador tal como una valvula electromagnetica que esta completamente abierta o completamente cerrada tras recibir la senal de tension, o una valvula servo de la cual se controla la apertura entre estado completamente abierto y estado completamente cerrado de acuerdo con la tension de una senal de tension.

Descripcion detallada de la invencion

Una realizacion preferida de la presente invencion se detallara ahora con referencia a los dibujos adjuntos. Se pretende, sin embargo, que a menos que se especifique particularmente, las dimensiones, materiales, posiciones relativas y asf sucesivamente de las partes constituyentes en las realizaciones deberan interpretarse como ilustrativas unicamente no como limitantes del alcance de la presente invencion.

La Figura 1 y la Figura 2 son respectivamente un diagrama de bloques y circuitena de acuerdo con la invencion aplicada a un accionador de control tal como una valvula servo de la cual se controla la apertura entre estado completamente abierto y estado completamente cerrado de acuerdo con la tension de una senal de tension como se explica haciendo referencia a las Figuras 6 y 7 de un circuito convencional. En las Figuras 1 y 2, el numero de referencia 2 es un circuito de generacion de pulso, 3 es un transformador de aislamiento, 4 es un circuito de rectificacion, 6 es una senal de corriente que fluye en el lado primario del transformador de aislamiento 3, y una lmea discontinua 7 indica una barrera de aislamiento. Los numeros de referencia 25, 26 son respectivamente una resistencia y un condensador para medir corriente, 40 es un accionador de control como un objeto accionado, 41 es una senal de tension de accionamiento para accionar el accionador de control 40, 42 es un sumador, 43 es una senal de corriente de resultado de medicion.

El numero de referencia 44 es un amplificador que convierte la senal de corriente 6 como sigue:

(a) cuando el accionador de control esta funcionando de manera normal, la convierte en 0 voltios, y

(b) cuando fluye excesivamente gran cantidad de corriente o tiene lugar frenado de alambre

o cortocircuito en el circuito, convierte la corriente de lado primario 6 que corresponde a la corriente de lado secundario del transformador de aislamiento en una tension que corresponde a la corriente excesivamente grande o que corresponde a la aparicion de frenado de alambre o cortocircuito.

El numero de referencia 45 es una senal de tension para diagnosticar si se aplica o no una tension que corresponde a la senal de tension de accionamiento 41 al accionador de control 40, 46 es un microordenador de control para controlar el sumador 42 y amplificador 44 en la Figura 1. El numero de referencia 47, 48, y 49 es un FET (Transistor de Efecto Campo), 50 es un inductor, y 51 es un diodo.

En primer lugar, haciendo referencia al diagrama de bloques de la Figura 1, la senal de tension de accionamiento 41 que es una senal de comando para determinar una corriente a aplicarse al accionador 40, un objeto accionado, se aplica al circuito de generacion de pulso 2. El circuito de generacion de pulso 2 genera un pulso de una amplitud que corresponde a la senal de tension de accionamiento 41. El pulso generado por el circuito de generacion de pulso 2 es preferentemente una onda rectangular pero tambien es permisible una onda alterna tal como una curva seno. Una tension aumentada en presion electrica que corresponde a la senal de tension de accionamiento 41 se emite desde el lado secundario del transformador de aislamiento 3, la tension de salida se rectifica por el circuito de rectificacion 4 y se envfa al accionador de control 40 para accionarlo. A medida que fluye corriente que corresponde a la potencia electrica consumida por el accionador de control 40 en el lado primario del transformador de aislamiento 3, esta corriente a medida que se convierte la senal de corriente 6 por el amplificador 44 en tension de acuerdo con el caso (a) o (b) como se ha descrito anteriormente, la tension convertida se proporciona como una realimentacion a la senal de tension de accionamiento 41 mediante el sumador 42, la tension resultante de la realimentacion se emite como la senal de tension de aplicacion 45 del transformador de aislamiento 3.

Es decir, en el dispositivo de diagnostico del estado de senal del accionador de control (objeto accionado 40), la potencia electrica se consume como flujos de corriente electrica en el accionador de control 40, correspondiendo una corriente a dichos flujos de corriente en el lado primario del transformador de aislamiento 3, por lo que esta corriente del lado primario se mide y la corriente y tension fluidas o consumidas en el accionador de control 40 se estiman basandose en el resultado de medicion. Cuando tuviera lugar un cortocircuito, la senal de tension se mide como una pequena tension, y cuando hay un frenado de alambre, la senal de tension se mide como una tension grande, por lo que puede tenerse conocimiento de si la conexion al accionador 40 es normal o no, y puede reconocerse el estado de la senal incluyendo diagnostico de solidez de la conexion del accionador.

A continuacion, se explicara la Figura 2 que es una circuitena concreta de la Figura 1 que es un diagrama de bloques. El accionador 40 esta conectado al circuito de rectificacion de onda completa 4 conectado al lado secundario del transformador de aislamiento 3. Al microordenador del control 46 que se proporciona en el lado primario del transformador de aislamiento 3 y realiza la funcion del sumador 42 y amplificador 44 mostrado en el diagrama de bloques de la Figura 1 se introduce la senal de tension de accionamiento 4 l, aplicada con una tension que corresponde a la senal de tension de accionamiento 41 emitida desde el circuito que consiste en el FET 47, diodo 51, e inductor 50 suministrado con una tension Vcc suministrada. Se proporciona el FET 48 y FET 49 para aplicar, accionados por el circuito de generacion de pulso 2, una tension desde el FET 47 de manera alterna a ambos extremos del bobinado primario del transformador de aislamiento 3.

Como se proporciona una derivacion intermedia al bobinado primario del transformador de aislamiento 3, y se aplica una tension a ambos de los extremos del bobinado primario del transformador de aislamiento 3 de manera alterna por los FET 48 y 49, una corriente fluye a traves del circuito que consiste en la resistencia 25 y el condensador 26. Esta corriente se envfa al microordenador de control 46 como la senal de corriente 6 a emitirse como la senal de corriente 43 y al mismo tiempo se convierte como se ha mencionado anteriormente dependiendo de situaciones como sigue:

(a) cuando el accionador de control esta funcionando de manera normal, convertido en 0 voltios, y

(b) cuando fluye corriente excesivamente grande o tiene lugar frenado de alambre o

cortocircuito en el circuito, convertida a una tension que corresponde a la corriente excesivamente grande o que corresponde a la aparicion de frenado de alambre o cortocircuito. El valor convertido se proporciona como realimentacion a la senal de tension de accionamiento 41, y el resultado se anade a la tension aplicada al transformador de aislamiento 3 desde el inductor 50 mediante el FET 48, 49 para obtener la senal de tension 45.

En el circuito configurado como este, una senal PWM (Modulacion por Anchura de Pulso) se aplica al FET desde el microordenador 46 al que se introduce la senal de tension de accionamiento 41 de modo que una senal de accionamiento del accionador 40 se vuelve una senal que corresponde a la tension de la senal de tension de accionamiento 41. Para ese fin, se aplica una tension que corresponde a la tension de la senal de tension de accionamiento 41 desde el FET 47 a los FET 48 y 49 a los que se suministra el pulso desde el circuito de generacion de pulso 2. Por lo tanto, se emite una tension aumentada en presion electrica para corresponder a la senal de tension de accionamiento 41 desde el lado secundario del transformador de aislamiento 3 para enviarse mediante el circuito de rectificacion 4 al accionador de control 40 que no se muestra en la Figura 2 para accionarlo.

A medida que fluye una corriente que corresponde a la corriente que fluye al accionador de control 40 en el bobinado primario del transformador de aislamiento, la corriente de lado primario que fluye desde la derivacion intermedia a traves de la resistencia 25 y condensador 26 se introduce al microordenador de control 46, y la corriente de lado primario 6 se convierte en una tension que depende de las situaciones (a) o (b) como se ha descrito anteriormente, y la tension convertida se anade mediante el inductor 50 a la tension medida para obtener la senal de tension 45.

Para ser mas espedficos, cuando el accionador 40 esta operando de manera normal, la senal de corriente de lado primario 6 corresponde a la potencia electrica consumida por el accionador de control 40, por lo que, convirtiendo la senal de corriente 6 a una senal de 0 V de acuerdo con el caso (a), se emite la senal de tension 45 del mismo valor de tension que la senal de tension 41. La tension aplicada al accionador de control 40, el objeto accionado, puede estimarse conociendo el valor de la senal de tension 45 y senal de corriente 6, por lo que no puede determinarse si el accionador de control esta funcionando de manera normal. Ademas, puede conocerse la resistencia del accionador de control 40, por lo que, convirtiendo la corriente de lado primario 6 en una tension que corresponde a un funcionamiento incorrecto del circuito de acuerdo con el caso (b), la tension de la senal se mide como un pequeno valor de tension cuando hay un cortocircuito y se mide como un valor de tension grande cuando hay un frenado de alambre. De esta manera, el exceso de flujo de corriente al accionador de control 40, la aparicion de frenado de alambre o cortocircuito, puede estimarse conociendo el valor de la senal de corriente 6 y senal de tension 45.

Por lo tanto, puede obtenerse un circuito de accionamiento en el que la senal analogica de corriente y tension aplicadas al accionador de control 40 pueden transmitirse al lado de instruccion con alta precision y sin proporcionar, como se muestra en la Figura 6, el circuito de modulacion 132, transformador de aislamiento 133, circuito de demodulacion 134, y circuito de conversion de senal 135. Ademas, un circuito proporcionado con un dispositivo de diagnostico de solidez de circuito puede estar compuesto en un circuito sencillo sin proporcionar, como se muestra en la Figura 7, el amplificador de aislamiento que comprende los circuitos de conversion de senal 136a (para senal de corriente) y 136b (para senal de tension) para convertir la tension y corriente suministradas al accionador 130 desde el circuito de conversion de senal 135 en una senal alterna, respectivamente, para poder introducirse a los transformadores de aislamiento 138a y 138b respectivamente; circuitos de modulacion 137a y 137b para modular las salidas desde los circuitos de conversion de senal 136a y 136b; y circuito de demodulacion 139a y 139b para demodular las tensiones transformadas por los transformadores de aislamiento 138a y 138b en una senal de corriente y senal de tension; y adicionalmente de manera poco costosa a diferencia del circuito convencional sin un dispositivo de diagnostico de solidez de circuito como se muestra en la Figura 6.

Cuando se diagnostica el estado de la senal del accionador de control, el objeto accionado, mediante el transformador, es decir, cuando se estima el estado del objeto accionado midiendo el cambio de corriente generado en el lado primario del transformador provocado por el consumo de potencia electrica por la operacion del objeto accionado, usando una fuente de alimentacion electrica no proporcionada con el circuito de tension constante, surge un problema de precision para la medicion de corriente que fluye al accionador 40 que es un objeto accionado. Particularmente, en el sistema de circuito como este, la perdida de energfa en el transformador de aislamiento se vuelve un error para la energfa transmitida. Cuando el error en la transmision de senal es menor que un intervalo de precision requerido, no hay problema. Por ejemplo, cuando es permisible un error de aproximadamente 0,2 %~0,25 %, puede adoptarse un transformador convencional.

Cuando se requiere mas precision, por ejemplo, el error debe ser menor que el 0,1 %, el cambio de perdida de nucleo dependiendo de la temperatura del transformador se vuelve mas problematico. Sin embargo, cuando la perdida de nucleo es casi constante en relacion con la temperatura, no importa determinar el resultado de medicion con alta precision teniendo en cuenta la temperatura, y la medicion y transferencia de senales analogicas se hace posible con alta precision.

La Figura 3 es un grafico que muestra caractenstica de perdida de nucleo (potencia de perdida (kw/cm3) frente a temperatura (°C)) de varios materiales de nucleo. Los materiales de nucleo PC44 y PC47 de TDK Ltd. fabricados que tienen un valor pico a aproximadamente 100 °C, sin embargo, PC95 tambien de TDK Ltd. fabricado tema una caractenstica de perdida de nucleo relativamente plana. En la invencion, se adopto PC95 como el material de nucleo del transformador de aislamiento. Mediante esto, puede proporcionarse un dispositivo de diagnostico de estado de senal que realiza diagnostico del estado de senales en el medio de medicion y control en el objeto accionado con alta precision.

Ademas, los inventores de la aplicacion componen un transformador de manera que se proporciona una derivacion intermedia en una parte intermedia del bobinado primario, un medio de medicion de corriente esta conectado a la derivacion intermedia, y el cambio de corriente de lado primario provocado por el consumo de corriente suministrada al lado secundario. Como se muestra en la Figura 4, la bobina primaria se divide en una mitad anterior 11 y mitad posterior 13 de manera que una bobina secundaria 12 esta rodeada tanto por la bobina primaria 11 como 13, y la derivacion intermedia se toma del centro de la bobina primaria. Los inventores hallaron que puede obtenerse una caractenstica de transferencia de senal favorable con esta composicion de un transformador usando PC95 como material principal.

La Figura 5A es un grafico que muestra un resultado de ensayo. El ensayo se realizo componiendo un distribuidoramplificador de aislamiento usando un transformador de aislamiento compuesto usando PC95 de TDK fabricado como material principal y disponiendo bobinados primarios y secundarios como se muestra en la Figura 4. Se midio el desplazamiento de linealidad y temperatura.

La especificacion del transformador de aislamiento usado en el ensayo se muestra en la tabla de la Figura 5B. La medicion se realizo usando una resistencia de precision de exactitud de 10 ppm/°C.

En la Figura 5A se muestran errores de linealidad de caractensticas de transferencia para temperaturas entre -40-85 °C, en las que las corrientes de salida (mA) del distribuidor-amplificador de aislamiento se representan como el % de errores de abscisa y de escala completa (4-20 mA se toma como el 100 %) se representan como la ordinada, con el factor caractenstico de transferencia a 25 °C tomado como el valor de referencia.

En el caso del transformador convencional compuesto usando PC44 o PC47 como material principal para tener una unica bobina primaria no se divide en dos como se muestra en la Figura 4 y una bobina secundaria bobinada a traves de la bobina primaria, la linealidad es del 60,05 % o menor y aproximadamente el 60,25 % bajo el entorno de 0 -60 °C. Por lo tanto, como puede reconocerse a partir de la Figura 5A que, componiendo el transformador de aislamiento como se ha descrito anteriormente, puede conseguirse linealidad del 60,01 % o menor, aproximadamente el 60,1 % bajo entorno de 0-85 °C, y aproximadamente el 0,15 %—0,1% bajo el entorno de -40­ 85 °C. Puede pensarse que puede conseguirse mejora adicional en precision y caractenstica de temperatura por innovaciones en forma y tamano y aumento del numero de bobinados del transformador de aislamiento. Adoptando un transformador de aislamiento como este, puede realizarse el diagnostico del estado de senal del accionador con alta precision mediante circuitena sencilla.

Aplicabilidad industrial

De acuerdo con la invencion, puede implementarse provision de medios para diagnosticar estado de senal de un accionador de control, que se ha dudado en el pasado debido al aumento en coste de fabricacion, con construccion sencilla y sin aumento en el numero de elementos constituyentes, complicacion de la configuracion de circuito y aumento en coste de fabricacion. La invencion puede aplicarse facilmente a un circuito electrico que se requiere particularmente que sea altamente fiable.

Claims (1)

REIVINDICACIONES

1. Un dispositivo para diagnosticar estado de senal de un objeto accionado, en el que se introduce una senal de tension de accionamiento (41) para accionar el objeto accionado (40) mediante un medio de aislamiento, el objeto accionado se acciona por potencia de accionamiento electrica que corresponde a la tension introducida, y de manera concurrente se diagnostica el estado de senal del objeto accionado, en el que el dispositivo comprende:

un transformador de aislamiento (3) que tiene una derivacion intermedia en un punto medio de su bobinado primario como dicho medio de aislamiento, al lado secundario del cual esta conectado dicho objeto accionado (40),

un medio de generacion de senal para generar periodicamente tension de vibracion que incluye una tension de pulso de onda rectangular y tension alterna que tiene una amplitud que corresponde a la de dicha senal de tension de accionamiento introducida (41) para accionar el objeto accionado (40) conectado al lado primario del transformador de aislamiento (3),

un medio de medicion de corriente conectado a la derivacion intermedia del bobinado primario del transformador de aislamiento para medir una corriente generada en el lado primario provocada por la corriente que fluye en el objeto accionado (40) conectado al lado secundario del transformador de aislamiento (3),

un medio de realimentacion para convertir la corriente que fluye de la derivacion intermedia del lado primario a una tension que corresponde a la tension de accionamiento que acciona el objeto accionado (40) y realimentar la tension convertida a la senal de tension de accionamiento de entrada, y

un medio de medicion de tension para medir la tension anadida con la tension de realimentacion,

mediante el cual se realiza diagnostico del estado de senal del objeto accionado (40) basandose en resultados de medicion del medio de medicion actual y medio de medicion de tension.