ES2855132T3 - Aparato de red con monitoreo del suministro de energía - Google Patents

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ES2855132T3 ES14181689T ES14181689T ES2855132T3 ES 2855132 T3 ES2855132 T3 ES 2855132T3 ES 14181689 T ES14181689 T ES 14181689T ES 14181689 T ES14181689 T ES 14181689T ES 2855132 T3 ES2855132 T3 ES 2855132T3
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Robert A Dawley
Richard J Billingsley
John W Blanke
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Abstract

Un aparato de red (10) para transmitir señales de comunicación a través de una red de comunicación a otros nodos de la misma de acuerdo con un protocolo de red, el aparato de red (10) que recibe energía eléctrica de una fuente de energía eléctrica de corriente alterna (CA), el aparato de red (10) que comprende: un circuito de comunicación (150) para realizar operaciones de comunicación de red en las señales de comunicación de acuerdo con el protocolo de red, en donde el circuito de comunicación comprende un circuito de acondicionamiento de señal de comunicación (152) acoplado eléctricamente a al menos uno de una pluralidad de conectores del puerto de comunicación (16) para producir una señal de comunicación condicionada; un circuito de acondicionamiento de energía (100) para producir energía eléctrica acondicionada a partir de la energía eléctrica recibida; un circuito de control y monitoreo de energía (108) acoplado eléctricamente al circuito de acondicionamiento de energía (100) para analizar la energía eléctrica acondicionada contra criterios de potencia establecidos y para generar una señal de control de conmutación en un estado de señal correspondiente a cada uno de una pluralidad de eventos que ocurren cuando se cumplen los respectivos criterios de energía; un circuito de conmutación (110) interpuesto eléctricamente entre el circuito de acondicionamiento de energía (100) y el circuito de comunicación (150) para proporcionar selectivamente la energía eléctrica acondicionada al circuito de comunicación (150) de acuerdo con el estado de la señal de control de conmutación; una carcasa (12) que encierra el circuito de comunicación (150), el circuito de acondicionamiento de energía (100), el circuito de control y monitoreo de energía (108) y el circuito de conmutación (110) de manera que las conexiones conductoras entre ellos estén contenidas dentro de la carcasa (12), la carcasa (12) que tiene dispuesta en la misma un conector eléctrico de puerto de entrada (14) a través del cual se proporciona energía eléctrica al circuito de acondicionamiento de energía (100) y los conectores del puerto de comunicación (16) a través de los cuales se proporcionan las señales de comunicación al circuito de comunicación (150), el aparato (10) que incluye además un conector eléctrico de puerto de salida (19) dispuesto en la carcasa (12), el conector eléctrico de puerto de salida (19) conectado eléctricamente al circuito de conmutación (110) en paralelo con el circuito de comunicación (150) para proporcionar la energía eléctrica acondicionada al equipo de carga externo.

Description

DESCRIPCIÓN
Aparato de red con monitoreo del suministro de energía
Campo técnico
La presente descripción se refiere al acondicionamiento de energía en equipos de nodos de redes de comunicaciones.
Antecedentes
Las redes de comunicación por módem conectan una amplia variedad de aparatos finales o "nodos", que incluyen ordenadores, impresoras, teléfonos, equipos de audio/video, electrodomésticos, etc., y la lista continúa creciendo. Además de tales nodos finales, las redes de comunicación requieren una variedad de otros aparatos de nodo, por ejemplo, enrutadores, conmutadores, servidores, etc., para llevar a cabo el transporte de señales de comunicación de un dispositivo de nodo a otro. Los aparatos de nodo de red dependen de una energía constante y uniforme para funcionar correctamente y la calidad de la energía deficiente, por ejemplo, sobretensión y subtensión, sobretensiones, transitorios, etc., pueden causar estragos en una red. En los casos en que estos problemas relacionados con la energía afectan a los servidores, enrutadores o conmutadores, las comunicaciones de red pueden fallar, lo que puede ser devastador para ciertas organizaciones.
A medida que aumenta el número de diferentes nodos conectados en una red, también lo hace el número de vías a través de las cuales la energía eléctrica aumenta y los transitorios pueden propagarse. Las sobretensiones eléctricas y los transitorios atraviesan no solo las líneas eléctricas, sino también las líneas de señales de comunicación. Cada vez más, tanto las organizaciones como las personas están instalando equipos que limitan la exposición de los equipos de red a la energía dañina transportada por los conductores de señales de comunicación y de alimentación. Si bien los aparatos de protección contra sobretensiones y transitorios de corta duración son omnipresentes, muchos de estos aparatos no ofrecen ninguna protección contra eventos de mayor duración, como condiciones de sobretensión y subtensión.
Además de los transitorios potencialmente dañinos, a menudo se toman medidas adicionales para reducir, si no eliminar, el ruido eléctrico en los equipos de red. Muchos dispositivos de protección contra sobretensiones disponibles comercialmente incluyen algún acondicionamiento de energía mediante el cual la interferencia electromagnética (EMI) y la interferencia de radiofrecuencia (RFI) se filtran de la energía suministrada. Típicamente, estos aparatos tienen un enchufe u otra conexión terminal para conectarse a una fuente de corriente alterna (CA) y varias salidas u otras conexiones terminales en las que se conectan aparatos de carga individuales para recibir energía acondicionada. Algunos de estos aparatos de acondicionamiento de energía también incluyen conectores de comunicación mediante los cuales los cables de comunicación se pueden conectar a través de mecanismos de acondicionamiento y protección contra sobretensiones de línea de señal contenidos dentro del acondicionador de energía/protector contra sobretensiones. Un inconveniente inherente de estos aparatos convencionales de protección de energía es que los cables que transportan energía acondicionada y señales de comunicación desde el dispositivo de protección de energía al dispositivo de nodo de red están nuevamente expuestos a un entorno que puede contener fuentes EMI/RFI.
Dado el intervalo de diferentes condiciones de señal y energía indeseables y/o dañinas en las redes de comunicación y los muchos puntos de falla potencial en los que la calidad de la señal y la energía deficiente pueden operar negativamente, los esfuerzos de desarrollo en curso buscan soluciones de acondicionamiento y protección de energía cada vez más sólidas para un conjunto de problemas cada vez mayor
Un aparato de red que comprende medios para acondicionar la energía eléctrica recibida y las señales de comunicación se conocen a partir de los documentosEP-A1-2555044 y US-A1-2008/0144248. Estos documentos no describen un suministro selectivo en paralelo de un circuito de comunicación y un conector de puerto de salida eléctrico para proporcionar una carga externa a la carcasa, respectivamente, con energía eléctrica acondicionada.
Sumario
Un aparato de red se define en la reivindicación independiente 1 y un método correspondiente se define en la reivindicación independiente 12.
Breve descripción de los dibujos
La Figura 1 es un diagrama de bloques esquemático de un aparato de nodo de red mediante el cual se puede materializar el presente concepto inventivo general.
Las Figuras 2A-2C son diagramas de bloques esquemáticos de configuraciones de protección de línea de señales de comunicación de ejemplo que pueden implementarse en modalidades del presente concepto inventivo general.
La Figura 3 es un diagrama de bloques esquemático de un circuito de control y monitoreo de ejemplo y un circuito de conmutación que puede implementarse en modalidades del presente concepto inventivo general. La Figura 4 es un diagrama de tensión de suministro/estado de conmutación que representa varios criterios de tensión y eventos de calidad de la energía que pueden activarse cuando se cumplen dichos criterios de tensión en modalidades del presente concepto inventivo general.
La Figura 5 es un diagrama de estado de una máquina de estado de ejemplo que puede implementarse en modalidades del presente concepto inventivo general.
La Figura 6 es un diagrama de flujo de un proceso de estado de operación nominal de ejemplo que puede ejecutarse en modalidades del presente concepto inventivo general.
La Figura 7 es un diagrama de flujo de un proceso de transición del estado de conmutación de ejemplo que puede ejecutarse en modalidades del presente concepto inventivo general.
La Figura 8 es un diagrama de flujo de un proceso de estado operativo extendido de ejemplo que puede ejecutarse en modalidades del presente concepto inventivo general.
La Figura 9 es un diagrama de flujo de un proceso de estado de operación subcrítico de ejemplo que puede ejecutarse en modalidades del presente concepto inventivo general.
La Figura 10 es un diagrama de flujo de un proceso de estado de corte de ejemplo que puede ejecutarse en modalidades del presente concepto inventivo general.
Descripción de las modalidades ilustrativas
El presente concepto inventivo se describe a través de ciertas modalidades del mismo, que se describen en detalle en la presente descripción con referencia a los dibujos adjuntos, en donde los números de referencia similares se refieren a características similares en todas partes. debe entenderse que el término invención, cuando se usa en la presente descripción, pretende connotar el concepto inventivo subyacente a las modalidades descritas más abajo y no simplemente las modalidades en sí mismas.
Adicionalmente, la palabra ilustrativo se usa en la presente descripción para significar "que sirve como ejemplo, caso o ilustración". Cualquier modalidad de construcción, proceso, diseño, técnica, etc., designada en la presente descripción como ilustrativa no debe interpretarse necesariamente como preferida o ventajosa sobre otras modalidades.
La Figura 1 es un diagrama de bloques esquemático de un aparato de red ilustrativo 10 mediante el cual se puede realizar la presente invención. Puede considerarse que el aparato de red 10 incluye un circuito de acondicionamiento de energía 100, un circuito de procesamiento 120 y un circuito de comunicación 150, aunque debe entenderse que tal división funcional es únicamente con fines explicativos. Es decir, las modalidades de la presente invención se pueden construir sin la compartimentación distinta ilustrada en la Figura 1; Los técnicos expertos en acondicionamiento de energía y comunicaciones en red reconocerán numerosas configuraciones en las que se puede realizar el aparato de red 10 sin apartarse del espíritu y alcance pretendido de la presente invención.
El aparato de red 10 realiza operaciones de comunicación específicas en señales de comunicación proporcionadas a través de enlaces de red a los que está acoplado. Como se usa en la presente, un enlace de red es un acoplamiento a través de un medio entre dos nodos de red a través de los cuales se realizan las comunicaciones. Se puede formar un enlace entre dos nodos en el aire en redes de comunicación inalámbricas, en una fibra óptica para redes ópticas y en un conductor metálico en redes cableadas. El aparato de red 10 puede acoplarse a una pluralidad de diferentes nodos de red por medio de enlaces separados a cada nodo a través de cualquiera de estos medios.
Como se usa en la presente, se dice que las operaciones de comunicación implementadas por el aparato de red 10 se realizan mediante un motor de aparato 155, que está construido con circuitos adecuados, incluidos circuitos analógicos y digitales fijos, lógica programable y sus combinaciones, que implementa todas y cada una de las interfaces de señalización, procesamiento de señales, conversión de datos y procesamiento de datos necesarios para llevar a cabo comunicaciones en una red de comunicaciones de acuerdo con uno o más protocolos de red de comunicaciones. A efectos de descripción y no de limitación, el motor del aparato 155 se describirá en la presente descripción implementando la funcionalidad de un conmutador de red Ethernet y, en consecuencia, el aparato de red 10 puede denominarse alternativamente en la presente descripción como conmutador de red 10. Cuando así se materializa, las señales de comunicación que llegan a los enlaces de red conectados al conmutador de red 10 llegan a los respectivos puertos de comunicación 154a-154k del motor del aparato 155, al que se hace referencia de manera representativa en la presente descripción como puerto(s) de comunicación 154, se dirigen a los enlaces de red conectados a otros puertos de comunicación 154. En ciertas modalidades, uno de los puertos de comunicación 154 está dedicado por configuración en el motor del aparato 155 para recibir y transmitir señales de comunicación en un enlace específico, tal como uno que está conectado a una red desde la cual el conmutador de red 10 está destinado a ramificarse. Cuando así se incorpora, el tráfico entre todos los demás nodos de red conectados al conmutador de red 10 y la red exterior atraviesa ese puerto dedicado. debe entenderse, sin embargo, que la presente invención no se limita a una configuración de puerto específica. de hecho, la presente invención no se limita a operaciones de comunicación particulares realizadas por el motor del aparato 155, que puede implementar una variedad de diferentes tipos de aparatos de red que incluyen, pero no se limitan a, enrutadores, servidores, cortafuegos y puertas de enlace.
El motor del aparato 155 puede recibir energía operativa de un suministro de energía 130 conectada al circuito de acondicionamiento de energía 100. La presente invención no se limita a una implementación particular del suministro de energía 130, que se construirá para adaptarse a las necesidades del motor de aplicación 155 en cualquier contexto para el que esté diseñado el aparato de red 10 para operar. En determinadas modalidades, el suministro de energía 130 se realiza en arquitecturas de suministro de energía de modo lineal o conmutado. En la modalidad ilustrada, el suministro de energía 130 recibe energía de CA acondicionada del circuito de acondicionamiento de energía 100 y genera a partir de ella energía de CC a un potencial Vp s b = (VB - VB-). La energía de CC se puede proporcionar al motor del aparato 155, como se ilustra en la Figura 1, aunque debe entenderse que la energía de CC del suministro de energía 130 se puede proporcionar a los circuitos a través del circuito de comunicación 150. En ciertas modalidades, el suministro de energía 130 incluye circuitos de energía de respaldo que proporcionan energía al motor del aparato 155 cuando se interrumpe la alimentación de CA al aparato de red 10 o cuando la energía de CA se retira del circuito de suministro de energía 130 por el circuito de conmutación 110, como se describe a más abajo. En determinadas modalidades, el suministro de energía 130 incluye circuitos de alimentación a través de Ethernet (PoE) para generar energía a través de enlaces de red conectados al aparato de red 10. Cuando se realiza así, la energía de Cc generada por el suministro de energía 130 puede usarse para proporcionar PoE a los nodos de red conectados al conmutador de red 10 y/o usarse para energía de respaldo, tal como cargando una batería de respaldo (no ilustrada).
El circuito de comunicación 150 puede incluir un circuito de acondicionamiento de señales de comunicación 152 para limitar la energía eléctrica en las señales de comunicación proporcionadas en los puertos de comunicación 154 protegiendo de esta manera el motor del aparato 155 de transitorios eléctricos o sobretensiones. En ciertas modalidades, el circuito de acondicionamiento de señales de comunicación 152 se construye a partir de circuitos de acondicionamiento de bus de señales individuales 153a-153k, referidos de manera representativa en la presente descripción como circuito(s) de acondicionamiento de bus de señales 153 (también se refiere a "circuito eléctrico de supresión de sobretensión" más abajo, de acuerdo con su función), cada uno de los cuales está interpuesto en los respectivos buses de señal 151a-151k, referidos de manera representativa en este documento como bus(s) de señal 151, entre el puerto de comunicación correspondiente 154 y uno correspondiente de los conectores del puerto de comunicación 16a-16k, representado aquí como puerto de comunicación conector(es) 16. El circuito de acondicionamiento de señales de comunicación 152 puede comprender circuitos magnéticos, por ejemplo, transformadores, para aislar las señales de comunicación en el cableado de enlace entre nodos de la interfaz del motor del aparato en cada extremo del cableado de enlace en los nodos enlazados, y uno o más supresores de tensión transitorio (TVS) circuitos compuestos por combinaciones de diodos, tubos de descarga de gas y/u otros elementos para desviar energía eléctrica potencialmente dañina lejos del motor del aparato 155.
La presente invención no se limita a circuitos particulares que implementan el circuito de acondicionamiento de señales de comunicación 152. En ciertas modalidades, por ejemplo, se pueden instalar magnéticos de aislamiento en todos los buses de señal 151 e incluso se pueden incorporar en los conectores del puerto de comunicación 16, y se proporciona protección contra sobretensiones en los respectivos puertos de comunicación 154 según sea necesario. Cuando se realiza así, la asignación de qué puerto de comunicación 154 recibe protección contra sobretensiones puede ser configurable. Con referencia a las Figuras 2A-2C, por ejemplo, y suponiendo una implementación de conmutador Ethernet, el motor de conmutador de red 255 puede construirse con puertos de comunicación 254a-254k y el circuito de protección contra sobretensiones 252 puede conectarse a unos seleccionados de estos puertos de comunicación. En la Figura 2A, el circuito de protección contra sobretensiones 252 se proporciona en el puerto de comunicación 254a, que puede ser un puerto de red dedicado para una primera red con todos los demás puertos de comunicación 254b-254k asignados a una segunda red. Alternativamente, se puede proporcionar protección contra sobretensiones en uno de los puertos de comunicación de la segunda red, tal como en el puerto de comunicación 254b como se ilustra en la Figura 2B. En otra configuración, el circuito de protección 252 contra sobretensiones puede proporcionarse en un enlace de una primera red que es independiente del motor de conmutación de red 255, como se ilustra en la Figura 2C. El experto en la materia reconocerá otras posibles configuraciones/topologías que pueden realizarse en las modalidades de la presente invención tras la revisión de esta descripción.
debe entenderse que la presente invención se puede realizar sin protección contra sobretensiones eléctricas en el circuito de comunicación 150, como cuando el aparato de red 10 se configura para comunicarse a través de enlaces ópticos o inalámbricos. En ciertas implementaciones ópticas, el circuito de acondicionamiento de señales de comunicación 152 puede incluir circuitos de conversión óptica a eléctrica, en cuyo caso el suministro de energía 130 puede proporcionar la energía operativa al circuito de acondicionamiento de señales de comunicación 152 así como también al motor del aparato 155.
de regreso a la Figura 1, el circuito de acondicionamiento de energía 100 condiciona la energía eléctrica de CA proporcionada en el puerto de entrada de energía 14 (también se refiere al "conector eléctrico de puerto" más abajo, de acuerdo con su función) que comprende terminales de energía 14a-14c de una fuente de energía de CA como una red eléctrica. La energía se condiciona filtrando el ruido, por ejemplo, el ruido de interferencia electromagnética (EMI) y el ruido de interferencia de radiofrecuencia (RFI), desviando o disipando transitorios y sobretensiones de alta energía y, si es necesario, desconectando los circuitos de la fuente de energía anómala. Con ese fin, el circuito de acondicionamiento de energía 100 puede incluir un circuito de acondicionamiento de extremo de fuente 101 que comprende una etapa de desvío 102 y una etapa de filtro primario 104 y un circuito de acondicionamiento de extremo de carga 115 que comprende una etapa de filtro suplementaria 112 y una etapa de sujeción 114. El circuito de acondicionamiento de energía 100 puede incluir un puerto de salida de energía 19 (también se refiere a "conector eléctrico de puerto de salida" más abajo) que comprende terminales de energía 19a-19c a través de los cuales el equipo externo al aparato de red 10 puede obtener energía CA acondicionada.
La etapa de desvío 102 puede implementar la supresión de energía por medio de componentes supresores que incluyen tubos de descarga de gas, varistores, diodos de silicio para avalanchas, etc., de manera que la energía de los transitorios de modo normal y común se desvía a tierra o al conductor neutro. En ciertas modalidades, la etapa de desvío 102 puede implementar supresión de energía en serie por medio de componentes supresores que incluyen inductores, condensadores, rectificadores controlados de silicio (SCR), triacs, transistores de efecto de campo de semiconductores de óxido metálico (MOSFET), etc., de manera que la energía transitoria se disipa en lugar de ser derivado a tierra o conductor neutro. Los circuitos adecuados para este propósito se describen en Patentes de Estados Unidos 4,870,528 y 4,870,534, que se incorporan en la presente descripción como referencia en sus respectivas completas. El circuito de abrazadera 114 puede incluir componentes supresores que incluyen varistores, diodos de avalancha de silicio, componentes de conmutación de semiconductores (SCR, triacs, MOSFEt , etc.) y condensadores para proporcionar supresión suplementaria de transitorios de modo normal y común. La etapa de filtro primario 104 puede incluir componentes de filtro (inductores y condensadores) para proporcionar un filtrado primario del ruido EMI de modo normal y común. La etapa de filtro suplementaria 112 puede incluir componentes de filtro similares para eliminar el ruido EMI de modo normal y común más allá del eliminado por la etapa de filtro primario 104. La etapa de desvío 102 y la etapa de filtro primario 104 del circuito de acondicionamiento del lado de suministro 101 y la etapa de filtro suplementaria 112 y la etapa de sujeción 114 del circuito de acondicionamiento del lado de la carga 115 pueden construirse de manera similar a los circuitos descritos en Patente de Estados Unidos Núm. 5,136,455, por ejemplo, cuya descripción se incorpora en la presente descripción como referencia en su totalidad.
La alimentación de CA acondicionada se proporciona selectivamente al suministro de energía 130 y al equipo de carga conectado externamente a través del puerto de salida de energía 19 a través del circuito de conmutación 110, cuyo estado está controlado por el circuito de control/monitor 108 (también denominado monitor de energía y circuito de control más abajo), como se describió más abajo. En ciertas modalidades, el circuito de conmutación 110 es un conmutador híbrido, como el descrito en Número de serie de la solicitud de patente de Estados Unidos: El documento 12/559,027 titulado "Circuito de conmutación híbrido", que se incorpora en la presente descripción como referencia en su totalidad. debe entenderse, sin embargo, que la presente invención no se limita a ninguna arquitectura de conmutador particular, como apreciará el experto en la técnica tras la revisión de esta descripción. El circuito de monitoreo/control 108 puede recibir energía operativa del suministro de energía 106, que puede generar energía CC a un potencial Vp s m = (VA - VA-) de alimentación de CA a tensión V ic . Adicionalmente, el suministro de energía 106 puede generar tensión operativa Vs w o p para circuito de conmutación 110.
El circuito de procesamiento 120 puede incluir un procesador 124, una memoria 122 y una interfaz del usuario 125 que, entre otras cosas, permiten al usuario configurar varios parámetros del aparato de red 10. Por ejemplo, la interfaz del usuario 125 puede incluir un circuito de acceso remoto 126, tal como un circuito que implementa comunicaciones de bus en serie u otro mecanismo de comunicación adecuado mediante el cual un operador puede interactuar con el aparato de red 10 a través de un dispositivo terminal (no ilustrado) conectado a un conector de puerto de acceso 15. En una técnica, el dispositivo terminal puede ser un ordenador que ejecuta software que implementa varios controles de usuario mediante los cuales el operador puede establecer varios parámetros del aparato de red y calidad de energía. La interfaz del usuario 125 también puede incluir una interfaz local 128, tal como un panel de control, a través del cual se pueden monitorear las operaciones del aparato de red y controlar ciertas funciones. El experto en la materia reconocerá numerosos mecanismos de interfaz locales y remotos que pueden usarse con la presente invención sin apartarse del espíritu y alcance pretendido de la misma y se omitirá una descripción explícita de los mismos por concisión.
debe entenderse que el circuito procesador 120 puede implementar la funcionalidad que se ilustra y describe en la presente descripción como realizada por otros circuitos. Por ejemplo, el procesador 124 puede ejecutar instrucciones de procesador almacenadas en la memoria 122 que hacen que el procesador 124 realice diversas funciones del circuito 108 de monitoreo/control que se describen más abajo. Adicionalmente, el procesador 124 puede ejecutar instrucciones de procesador en la memoria 122 que hacen que el procesador 124 realice varias funciones del motor del aparato 155.
Los circuitos del aparato de red 10 puede montarse en un chasis común o alojarse en una carcasa común ilustrada generalmente en el límite 12, que se denominará en la presente descripción carcasa 12. Un conector que implementa el puerto de entrada de energía 14 puede estar dispuesto en el exterior de la carcasa 12 para incluir los terminales de entrada de tensión de línea L1 y L2, y el terminal de tierra GND. En ciertas modalidades, el conector que implementa el puerto de entrada de energía 14 puede ensamblarse en el extremo de un cable de energía. Adicionalmente, un conector que implementa un puerto de salida de energía 19 para incluir terminales de salida de tensión L1' y L2', y un terminal de tierra GND, puede estar dispuesto en la carcasa 12. Los conectores del puerto de comunicación 16 también se pueden colocar en la carcasa 12, por ejemplo, mediante conectores de red adecuados, por ejemplo, RJ-45, así como también un conector de puerto de comunicación 15, como por ejemplo, mediante conectores de bus serie adecuados, por ejemplo, RS-232 o conectores de Bus Universal en Serie (USB). También se puede acceder a otros componentes desde la carcasa exterior 12, como los componentes del panel de control y visualización de la interfaz 128 local.
La carcasa 12 puede incluir componentes conductores que forman una superficie sustancialmente equipotencial, donde dichos componentes pueden ser porciones metálicas de la propia carcasa 12 que, entre otras cosas, proporcionan blindaje del circuito cerrado contra el ruido EMI/RFI. Otras modalidades, como aquellas cuya carcasa 12 está construida de material no conductor, pueden incluir un elemento conductor, como una tira metálica o un punto de conexión común, para servir como esta superficie equipotencial, que se denomina en la presente descripción tierra del chasis 164. La tierra del chasis 164 puede estar conectada eléctricamente a una tierra del sistema 20 en la instalación en la que se despliega el aparato de red 10. En ciertas modalidades, la carcasa 12 está construida para montarse en una estructura más grande, tal como un chasis de equipos, y la conexión eléctrica entre la tierra 164 del chasis y la tierra 20 del sistema se logra a través de una conexión mecánica 162 de la carcasa 12 con el rack de equipos. El terminal de tierra 14c del puerto de entrada de energía 14 también puede estar conectado eléctricamente a la tierra del chasis 164 conectando de esta manera a tierra los circuitos de CA del circuito de acondicionamiento de energía 100. Los circuitos de CC y varias porciones del circuito de acondicionamiento de comunicaciones 152 pueden aislarse de la tierra del chasis 164 según sea necesario. Por ejemplo, las salidas de CC de las respectivas fuentes de alimentación 106 y 130 pueden aislarse de la tierra del chasis 164 y, en ciertas modalidades entre sí, para mantener rutas de retorno de CC separadas, ilustradas de manera representativa como "tierras" 165 y 166 de CC. Alternativamente, el terminal de tensión negativo de cualquiera de las fuentes de alimentación 106 o 130 puede conectarse a la tierra 164 del chasis. El circuito de acondicionamiento de señal de comunicación 152 puede tener ciertos componentes conectados a la tierra 164 del chasis y otros componentes aislados de la tierra 164 del chasis de acuerdo con las especificaciones eléctricas del motor del aparato 155. Por ejemplo, el estándar 802.3 del Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos (IEEE), que estandariza Ethernet, especifica que los conectores del puerto de comunicación 16 deben estar eléctricamente aislados de los circuitos del transceptor de la capa física (PHY), que, en la modalidad ilustrada, es una porción del motor del aparato 155. El experto en la materia reconocerá y apreciará la amplia variedad de estrategias de puesta a tierra que se pueden lograr mediante las modalidades de la presente invención.
Las modalidades de ejemplo del circuito 108 de monitoreo/control y el circuito de conmutación 110 se ilustran en la Figura 3. En la modalidad de ejemplo, el circuito de conmutación 110 es un conmutador híbrido que tiene una trayectoria de conducción selectiva a través del triac 312 y el dispositivo de limitación térmica 316 y otra trayectoria de conducción selectiva a través de los contactos 314 del relé electromagnético 315. El circuito de monitoreo/control 108 puede incluir varios circuitos detectores y sensores que generan señales apropiadas mediante las cuales se pueden tomar decisiones de control de energía. Por ejemplo, el circuito de monitoreo/control 108 puede incluir un circuito de muestreo de tensión 322 que genera una señal de muestra de tensión de suministro 323 indicativa de una característica de la tensión de entrada acondicionado V ic , un circuito de muestreo de corriente 324 que genera una señal de muestra de corriente de suministro 325 indicativa del flujo de corriente en el conductor de energía de entrada 301 (también se refiere al "conductor de línea" más abajo), un circuito de detección de fallas de cableado 326 que genera una señal de fallas de cableado 327 indicativa de cableado fallas (por ejemplo, polaridad inversa, tierra abierta, etc.) y otros sensores 328 para generar otras señales 329 indicativas de varios parámetros, por ejemplo, temperatura. debe entenderse que el circuito de muestreo de tensión 322 y el circuito de muestreo de corriente 324 pueden conectarse a otros componentes del circuito y producir otras señales características a partir de ellos. Por ejemplo, el circuito de muestreo de tensión 322 y el circuito de muestreo de corriente 324 pueden conectarse a cualquier conductor de línea, neutro y/o tierra en cualquier lugar del circuito de acondicionamiento de energía 100. En ciertas modalidades, uno o ambos del circuito de muestreo de tensión 322 y del circuito de muestreo de corriente 324 también pueden incluir circuitos mediante los cuales monitorear la salida del suministro de energía 106. El experto en la materia reconocerá otros sistemas y señales que también pueden monitoreo.
Las señales indicadoras 323, 325, 327 y 329 pueden proporcionarse a un procesador de control de energía 330 mediante el cual las señales son analizadas por el analizador 332 contra varios criterios almacenados en la memoria 122, ilustrados representativamente en el segmento de almacenamiento de datos de criterios 342. Cuando una de las señales 323, 325, 327 y/o 329 cumplen los criterios respectivos en el segmento de almacenamiento de datos de criterios 342, se dice que ha ocurrido un evento de calidad de la energía. Puede proporcionarse una indicación del evento de calidad de la energía a un mecanismo de control, tal como la máquina de estado 334, que obliga a tomar la acción apropiada. Tal acción puede incluir hacer funcionar el circuito de conmutación 110 en un estado conductor o no conductor, obligar al registrador de datos 344 a registrar información pertinente y/o especificada por el usuario con respecto al evento, y así sucesivamente. La presente invención no se limita a ningún conjunto particular de acciones que se puedan tomar cuando se produzcan eventos de calidad de energía particulares o a los tipos de eventos de calidad de energía que se pueden activar. Adicionalmente, debe entenderse que eventos distintos de los eventos de calidad de la energía pueden desencadenar una acción, como un evento de sobrecalentamiento que obliga a eliminar la energía de los circuitos de carga; las discusiones en la presente descripción relativas a eventos de calidad de energía están destinadas a extenderse a una amplia variedad de otros eventos y acciones correspondientes, como el experto en la técnica apreciará fácilmente al revisar esta descripción.
La operación de ejemplo del procesador de control de energía 330 se describe con más referencia a las Figuras 4 y 5. En el siguiente ejemplo, el nivel de tensión de entrada de la tensión de entrada acondicionado V ic es monitoreado por el circuito de muestreo de tensión 322, que genera la señal de muestreo de tensión de suministro 323, alternativamente referida en la presente descripción como V in y el analizador 332, que analiza la señal de muestra de tensión de suministro V in contra varios niveles de umbral de tensión que definen los límites/criterios operativos sobre la tensión de suministro en el aparato de red 10. Como se ilustra en la Figura 4, las especificaciones operativas del aparato de red 10 pueden definir un intervalo de tensión operativo nominal 405 sobre el cual la tensión de suministro se considera óptimo. Las especificaciones operativas también pueden definir alguna tolerancia de tensión de suministro, ilustrada de manera representativa como el intervalo de tensión tolerable 410, sobre el cual el aparato de red 10 aún puede operar normalmente sin causar daños al equipo excepto por, quizás, un ligero acortamiento de la vida operativa esperada del aparato de red 10. En el presente ejemplo, el funcionamiento del aparato de red 10 fuera del intervalo de tensión tolerable 410 puede ser aceptable ocasionalmente y para intervalos cortos, pero el funcionamiento en condiciones de tensión persistente fuera del intervalo de tensión tolerable 410 puede resultar en daños al equipo. Adicionalmente, en el presente ejemplo, está prohibido el funcionamiento del nodo de red 10 fuera de un intervalo de tensión máximo 413.
debe entenderse que los términos "nominal", "tolerable" y "máximo" están destinados únicamente a indicar grados de aceptabilidad y no están destinados a transmitir límites estrictos dentro de los cuales el aparato de red 10 puede funcionar. Como se indicó anteriormente, por ejemplo, el funcionamiento del aparato de red 10 a niveles de tensión fuera del intervalo tolerable 410 puede ser "tolerable" en determinadas condiciones.
El segmento de almacenamiento de datos de criterios 342 puede incluir datos que definen criterios de tensión, por ejemplo, niveles de umbral de tensión en la tensión de entrada V ic , representado por la señal de muestra de tensión de suministro V in . En ciertas modalidades, los niveles de umbral de tensión pueden ser establecidos y modificados por un usuario a través de la interfaz del usuario 125. Cuando se cumple un criterio de tensión, se produce un evento de calidad de la energía y, en respuesta, la máquina 334 cambia de estado y se realiza una acción o un conjunto de acciones asociadas con el estado. En una configuración típica, los niveles de umbral de tensión se pueden establecer para delimitar los intervalos de tensión de funcionamiento normal, tolerable y máximo descritos anteriormente. Por ejemplo, como se ilustra en la Figura 4, el intervalo de tensión operativo máximo 413 puede estar delimitado entre un umbral crítico de subtensión UVc r t y un umbral crítico de sobretensión OVc r t que definen, respectivamente, un evento de subtensión crítica 430u y un evento de sobretensión crítica 430o, referidos de manera representativa en la presente descripción como evento(s) crítico(s) 430. Tras la ocurrencia de un evento crítico 430, la energía puede ser eliminada de la circuitería protegida, es decir, la que es susceptible de daño, tal como obligando al circuito de conmutación 110 a un estado no conductor. de manera similar, el intervalo de tensión tolerable 410 puede estar delimitado entre un umbral de subtensión subcrítico UVs c r t y un umbral de sobretensión subcrítico OVs c r t que definen, respectivamente, un evento de subtensión subcrítica 425u y un evento de sobretensión subcrítica 425o, referidos de manera representativa en la presente descripción como evento(s) subcrítico 425. Tras la ocurrencia de un evento subcrítico 425, se puede permitir que operen los circuitos protegidos, en cuyo caso el circuito de conmutación 110 debe estar en su estado de conducción, pero la condición de V ic se informa que está fuera del intervalo de tensión de funcionamiento tolerable 410. Tal informe puede incluir mostrar un aviso en la interfaz del usuario 125 y/o registrar el evento y las condiciones operativas que rodean el evento, entre otras posibles acciones. El intervalo de tensión de funcionamiento nominal 405 puede estar limitado por un umbral de subtensión no crítico UVn c r t y un umbral de sobretensión no crítico OVn c r t que, en el presente ejemplo, definen eventos separados que tienen diferentes condiciones de activación. Por ejemplo, si la señal de muestra de tensión de suministro V in aumenta o disminuye en la medida en que uno de los rayos UVn c r t y OVn c r t se cruza desde una tensión de arranque dentro de la tensión nominal de funcionamiento 405, se produce un evento 420u de subtensión no crítico correspondiente o un evento de sobretensión no crítica 420o, referido de manera representativa al evento no crítico 420.F Si, por otro lado, V in cruza UVn c r t o VOn c r t en la dirección opuesta respectivamente para volver a entrar en el intervalo de tensión operativo nominal 405, se produce un valor nominal correspondiente restaurado del evento de subtensión 422u o nominal restaurado del evento de sobretensión 422o, al que se hace referencia en la presente descripción representativamente como nominal restaurado del evento no crítico 422. Si UVn c r t o OVn c r t se cruza para entrar en el intervalo de tensión de funcionamiento nominal 405 mientras que el circuito de conmutación 110 está en un estado no conductor, es decir, después de un evento crítico 430, un valor nominal correspondiente restaurado del evento de subtensión crítica 435u o el nominal restaurado del evento de sobretensión crítico 435o, representado en la presente descripción como nominal restaurado de eventos críticos 435, ocurre. cabe señalar que mediante la colocación prudente de los límites del evento, por ejemplo, separando el evento crítico 430 en el que el circuito de conmutación 110 pasa a su estado no conductor del nominal restaurado desde el evento crítico en el que el circuito de conmutación 110 pasa a su estado de conducción, la histéresis se impone en el procesamiento de umbral/evento del analizador 332.
El analizador 332 puede proporcionar una indicación de la ocurrencia de eventos de calidad de energía a la máquina de estado 334, que, en el presente ejemplo, opera de acuerdo con el diagrama de estado de la Figura 5. Como se indicó anteriormente, cada estado de la máquina de estado 334 puede tener un conjunto particular de acciones asociadas con él y se describirán procesos ilustrativos con referencia a las Figuras 6-10 junto con la descripción de la Figura 5.
La máquina de estado 334 puede colocarse en un estado inicial 505 cuando el aparato de red 10 se pone en funcionamiento. Mientras está en el estado inicial 505, el aparato de red 10 puede inicializar y comenzar la ejecución de varios de sus procesos, incluido un proceso de muestreo de tensión de entrada asociado con el circuito de muestreo de tensión de suministro 322 y un proceso de análisis y monitoreo de tensión de entrada asociado con el analizador 332. La máquina de estado 334 puede permanecer en el estado inicial 505 hasta un evento de éxito de inicialización 507, que ocurre cuando la señal de muestra de tensión de suministro V in está en el intervalo nominal 405. En este evento, la máquina de estado 334 pasa a un estado de operación de tensión nominal 520, que se describe en los párrafos que siguen. La máquina de estado 334 pasa al estado terminal 510 en respuesta a un evento de apagado exitoso 509, que ocurre después de un apagado ordenado de los procesos mencionados anteriormente y la desconexión de energía de los circuitos aplicables.
Cuando la máquina de estado 334 pasa al estado de operación de tensión nominal 520, el circuito de monitoreo/control 108 puede ejecutar el proceso de estado de tensión nominal 600 ilustrado en la Figura 6. En la operación 605, se determina la identidad del evento que obligó a la transición (actual) más reciente al estado de operación de tensión nominal 520. Si el evento se identifica como evento de éxito de inicialización 507, el proceso 600 pasa a la operación 620 que inicia un proceso mediante el cual el circuito de conmutación 110 se fuerza a su estado de conducción. Un proceso de este tipo se ejemplifica mediante el proceso de transición del estado de conmutación 700 ilustrado en la Figura 7 y se describe más abajo. Una vez que el control ha vuelto al proceso de estado de tensión nominal 600 desde el proceso de transición del estado de conmutación 700, el proceso 600 pasa a la operación 625, en cuyo caso el proceso 600 espera hasta que el analizador 332 genera una indicación de otro evento. Cuando ocurre tal evento, la máquina de estado 334 pasa a un estado diferente y, en consecuencia, se sale del proceso de estado de tensión nominal 600.
El proceso de transición del estado de conmutación 700 ilustrado en la Figura 7 se describirá ahora con más referencia a la Figura 3. En la operación 705, se identifica el estado de conmutación al que se ordena el conmutador 110. Si el estado de conmutación identificado en la operación 705 es el estado de conducción, el proceso 700 pasa a la operación 710 mediante el cual el triac 312 se activa a un estado de conducción o "encendido". Como se ilustra en la Figura 3, la máquina de estado 334 puede proporcionar un comando al circuito de temporización 336 para generar la señal de control del conmutador 109 ilustrada en la Figura 1 a través de las líneas de control activadas por separado 309a y 309b. En respuesta a un comando para activar el triac 312, el circuito de temporización 336 puede generar una señal en la línea de control 309a que sea suficiente para hacer que el transistor 354 conduzca. En consecuencia, la corriente fluye al acoplador óptico 356 y se aplica un tensión de puerta correspondiente al triac 312. En ciertas modalidades, el acoplador óptico 356 es un controlador de triac de cruce por cero que aplica la tensión de la puerta de activación al triac 312 en un cruce por cero de Vic. Una vez que se ha activado el triac 312, el proceso de transición del estado de conmutación 700 pasa a la operación 715, en el cual el proceso 700 espera un tiempo X, cuya duración está controlada por el circuito de temporización 336. Cuando ha transcurrido el tiempo X, el proceso 700 pasa a la operación 720 mediante la cual se ordena que se cierren los contactos de relé 314. Como se ilustra en la Figura 3, cuando el circuito de temporización 336 ha determinado que ha transcurrido el tiempo X, se genera y se proporciona una señal de control en la línea de control 309b que es suficiente para hacer que el transistor 352 conduzca. En consecuencia, la corriente fluye en la bobina de relé 313 que obliga a los contactos 314 a cerrarse. Cuando esto ha ocurrido, el proceso de transición del estado de conmutación 700 pasa a la operación 725, en la cual el proceso 700 espera un tiempo Y, cuya duración es nuevamente controlada por el circuito de temporización 336. Cuando ha transcurrido el tiempo Y, el proceso 700 pasa a la operación 730, mediante la cual el triac 312 se conmuta a su estado no conductor o apagado. Con referencia a la Figura 3, esto se puede lograr retirando el circuito de temporización 336 de la señal de control en la línea de control 309a para detener el flujo de corriente en el transistor 354 y retirando de esta manera la tensión de puerta en el triac 312. En este estado "cerrado" del conmutador, los circuitos del lado de la alimentación 101 y los circuitos del lado de la carga 115, incluido el suministro de energía 130, están conectados a través de contactos de relé.
Si, en la operación 705, se determina que el conmutador 110 debe colocarse en su estado no conductor, el proceso de transición de estado del conmutación 700 procede de una manera similar a la que se acaba de describir. En la operación 740, el triac 312 se conmuta a su estado activado seguido de un tiempo de espera X en la operación 745. En la operación 750, se ordena a los contactos de relé 314 que se abran, lo que puede lograrse estableciendo un estado apagado en la señal en la línea de señal 309b para terminar el flujo de corriente en el transistor 352 y, en consecuencia, el flujo de corriente en la bobina de relé 313. En consecuencia, los contactos del relé se abren. En la operación 755, el proceso de transición del estado de conmutación 700 espera el tiempo Y, después del cual, en la operación 760, el triac 312 se conmuta a su estado desactivado. En este estado "abierto" del conmutador, el circuito 101 del lado de la alimentación y el circuito del lado de la carga 115, incluido el suministro de energía 130, están desconectados.
En algún momento, el circuito de muestreo de tensión 322 puede indicar a través de la señal de muestreo de tensión de suministro V in que la tensión de alimentación V ic ha alcanzado un nivel que está fuera del intervalo de tensión nominal 405, es decir, en el intervalo de tensión de operación de bajo tensión 403 o en el intervalo de tensión de operación de sobretensión 409. Cuando esto ocurre, el analizador 332 puede proporcionar una indicación de la ocurrencia de un evento 420 no crítico, en respuesta a qué estado de la máquina 334 pasa a uno correspondiente de estado de operación de subtensión 530u o estado de operación de sobretensión 530o, representado en la presente descripción como estado de operación extendido(s) 530. Como se discutió anteriormente, un evento no crítico 420 no necesariamente indica que la tensión de entrada Vic esté en un nivel en el que ocurrirá daño y la tensión de entrada V ic Ocasionalmente puede subir y bajar dentro y fuera del intervalo de tensión nominal 405 a medida que cambian las condiciones de la fuente de energía. En consecuencia, en ciertas modalidades, el estado operativo extendido 530 puede implicar sólo una acción mínima, como se ejemplifica en el proceso 800 del estado operativo extendido en la Figura 8. En la operación 805, se identifica el evento que causa la transición al estado de operación extendido 530 y, si el evento se identifica como un evento no crítico, el proceso 800 establece un indicador apropiada de subtensión o sobretensión en la memoria. El proceso de estado operativo extendido 800 puede pasar entonces a la operación 815 para esperar un evento siguiente. En determinadas formas de modalidad, se pueden iniciar medidas adicionales en el estado de operación extendido 530, como aumentar la velocidad a la que se mide Vic, es decir, la velocidad a la que una nueva muestra de tensión de suministro V in se genera y se proporciona al analizador 332.
Si la condición de tensión no nominal es temporal y V ic vuelve dentro del intervalo de tensión nominal 405 sin aventurarse fuera del intervalo tolerable 410, se produce un valor nominal correspondiente restaurado del evento no crítico 422, en respuesta a lo cual la máquina de estado 334 pasa al estado de operación de tensión nominal 520. Como se ilustra en la Figura 6, cuando la máquina de estado 334 ingresa al estado de operación de tensión nominal 520 en respuesta a un valor nominal restaurado del evento no crítico 422, como se identificó en la operación 605, los indicadores previamente configurados que identifican una condición de subtensión o sobretensión se borran en la operación 615 y el proceso de operación de estado nominal 600 transiciones a la operación 625 en la que la máquina de estado 334 espera un próximo evento. Otras medidas iniciadas previamente en el proceso 800 de estado de operación extendido también pueden desactivarse al volver al estado de operación de tensión nominal 520, tal como reduciendo la velocidad de muestreo del circuito de muestreo de tensión 322 cuando se incrementó previamente.
En ciertos casos, V ic puede continuar subiendo o bajando mientras la máquina de estado 334 está en un estado de operación extendido 530 a un nivel fuera del intervalo de tensión tolerable 410. Cuando esto ocurre, el analizador 332 puede indicar una ocurrencia del evento subcrítico apropiado 425 y, en respuesta, la máquina de estado 334 puede pasar al estado de operación de subtensión subcrítico correspondiente 550u o al estado de operación de sobretensión subcrítico 550o, representado en la presente descripción como estado de operación subcrítico(s) 550. Al pasar al estado de operación subcrítico 550, el circuito de monitoreo/control 108 puede ejecutar el proceso del estado de operación subcrítico 900 ilustrado en la Figura 9. En la operación 905, puede establecerse un indicador de evento subcrítico y en la operación 910, puede ejecutarse un proceso de notificación que notifica que ocurrió el evento subcrítico. La presente invención no se limita a ninguna implementación de informes específica, que puede incluir anuncios visuales/audibles, registro de datos mediante el registrador de datos 344, formateo y envío de mensajes de alerta a través de un sistema de transmisión de mensajes adecuado, como correo electrónico o mensaje de texto celular. Al volver al proceso de estado de operación subcrítico 900 desde el proceso de notificación, el proceso 900 puede pasar a la operación 915 donde la máquina de estado 334 espera un próximo evento. En ciertas modalidades, el circuito de monitoreo/control 108 puede permitir que continúen las operaciones de subtensión o sobretensión, en cuyo caso se produce un evento apropiado de continuar las operaciones de subtensión 555u o continuar las operaciones de sobretensión 555o, al que se hace referencia en la presente descripción representativamente como evento(s) de continuar las operaciones extendidas 555. En respuesta, la máquina de estado 334 vuelve a pasar al estado de operación extendido 530 y se ejecuta el proceso de estado de operación extendido 800, donde el evento 555 de continuar operaciones extendidas se identifica en la operación 805. En ciertas modalidades, como se ilustra en la Figura 8, no se realiza ninguna acción distinta de la notificación después de un evento subcrítico 425 y el proceso de estado operativo extendido 800 simplemente pasa a la operación 815 para esperar un evento posterior. Cabe señalar que no se ha ordenado ningún cambio de estado del circuito de conmutación 110 como resultado de un evento subcrítico 425; el circuito de conmutación 110 permanece así en su estado conductor o cerrado.
Si V ic continúa aumentando o disminuyendo más allá del intervalo máximo de tensión operativo 413, el analizador 332 puede generar y proporcionar una indicación de que ha ocurrido un evento crítico 430 en respuesta al cual la máquina de estado 334 puede pasar al estado de corte 540. Un proceso de estado de corte ilustrativo 1000 se ilustra en la Figura 10 donde, en la operación 1005, puede establecerse un indicador de evento crítico. En la operación 1010, el proceso de transición del estado de conmutación 700 se ejecuta para obligar al circuito de conmutación 110 a su estado no conductor o abierto como se describió anteriormente. En la operación 1015, el proceso de corte se puede informar de una manera similar a la notificación de eventos subcríticos. En la operación 1020, la máquina de estado 334 espera otro evento y, como tal, permanece en el estado de corte 540 hasta que el analizador 332 genera y proporciona un valor nominal restaurado del evento crítico 435. En respuesta, la máquina de estado 334 pasa al estado de operación de tensión nominal 520 y, una vez más, se ejecuta el proceso de estado de operación nominal 600. En este caso, la operación 605 identifica el evento como restaurado desde el evento crítico y el proceso 600 pasa a la operación 610, de manera que se borran los indicadores de eventos de calidad de energía. En la operación 620, el proceso de estado de conmutación 700 se inicia para establecer el circuito de conmutación 110 en su estado de conducción y, en la operación 625, la máquina de estado 334 espera otro evento mientras permanece en el estado de operación nominal 520.
Ciertas modalidades del presente concepto inventivo general proporcionan que los componentes funcionales se fabriquen, transporten, comercialicen y/o vendan como instrucciones de procesador codificadas en medios legibles por ordenador. El presente concepto inventivo general, cuando así se materializa, se puede poner en práctica independientemente de la plataforma de procesamiento en la que se ejecuten las instrucciones del procesador e independientemente de la manera en que las instrucciones del procesador se codifiquen en el medio legible por ordenador.
debe entenderse que el medio legible por ordenador descrito anteriormente puede ser cualquier medio no transitorio en el que las instrucciones puedan codificarse y luego subsecuentemente, descodificarse y ejecutarse posteriormente por un procesador, incluidos s de almacenamiento eléctricos, magnéticos y ópticos. Ejemplos de medios de grabación legibles por ordenador no transitorios incluyen, pero no se limitan a, memoria de solo lectura (ROM), memoria de acceso aleatorio (RAM) y otro almacenamiento eléctrico; CD-ROM, DVD y otro almacenamiento óptico; y cinta magnética, disquetes, discos duros y otros tipos de almacenamiento magnético. Las instrucciones del procesador pueden derivarse de construcciones algorítmicas en varios lenguajes de programación que realizan el presente concepto inventivo general como se ejemplifica por las modalidades descritas anteriormente.
Está claro para un experto en la técnica que las modalidades descritas también se pueden combinar cuando sea posible.

Claims (12)

  1. REIVINDICACIONES
    i. Un aparato de red (10) para transmitir señales de comunicación a través de una red de comunicación a otros nodos de la misma de acuerdo con un protocolo de red, el aparato de red (10) que recibe energía eléctrica de una fuente de energía eléctrica de corriente alterna (CA), el aparato de red (10) que comprende:
    un circuito de comunicación (150) para realizar operaciones de comunicación de red en las señales de comunicación de acuerdo con el protocolo de red, en donde el circuito de comunicación comprende un circuito de acondicionamiento de señal de comunicación (152) acoplado eléctricamente a al menos uno de una pluralidad de conectores del puerto de comunicación (16) para producir una señal de comunicación condicionada;
    un circuito de acondicionamiento de energía (100) para producir energía eléctrica acondicionada a partir de la energía eléctrica recibida;
    un circuito de control y monitoreo de energía (108) acoplado eléctricamente al circuito de acondicionamiento de energía (100) para analizar la energía eléctrica acondicionada contra criterios de potencia establecidos y para generar una señal de control de conmutación en un estado de señal correspondiente a cada uno de una pluralidad de eventos que ocurren cuando se cumplen los respectivos criterios de energía;
    un circuito de conmutación (110) interpuesto eléctricamente entre el circuito de acondicionamiento de energía (100) y el circuito de comunicación (150) para proporcionar selectivamente la energía eléctrica acondicionada al circuito de comunicación (150) de acuerdo con el estado de la señal de control de conmutación;
    una carcasa (12) que encierra el circuito de comunicación (150), el circuito de acondicionamiento de energía (100), el circuito de control y monitoreo de energía (108) y el circuito de conmutación (110) de manera que las conexiones conductoras entre ellos estén contenidas dentro de la carcasa (12), la carcasa (12) que tiene dispuesta en la misma un conector eléctrico de puerto de entrada (14) a través del cual se proporciona energía eléctrica al circuito de acondicionamiento de energía (100) y los conectores del puerto de comunicación (16) a través de los cuales se proporcionan las señales de comunicación al circuito de comunicación (150), el aparato (10) que incluye además un conector eléctrico de puerto de salida (19) dispuesto en la carcasa (12), el conector eléctrico de puerto de salida (19) conectado eléctricamente al circuito de conmutación (110) en paralelo con el circuito de comunicación (150) para proporcionar la energía eléctrica acondicionada al equipo de carga externo.
  2. 2. El aparato de red de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el circuito de acondicionamiento de señales de comunicación (152) incluye un circuito de protección contra sobretensiones (252) interpuesto eléctricamente entre dos de los conectores del puerto de comunicación (16).
  3. 3. El aparato de red de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, en donde el circuito de comunicación (150) comprende:
    un motor de aparato (155) para realizar las operaciones de comunicación de red sobre las señales de comunicación de acuerdo con el protocolo de red; y, en donde el circuito de acondicionamiento de señales de comunicación (152) incluye un circuito de protección contra sobretensiones (252) que está acoplado eléctricamente al al menos uno de los conectores del puerto de comunicación (16) y al correspondiente al menos uno de una pluralidad de puertos de comunicación ( 154a-154k) del motor del aparato (155).
  4. 4. El aparato de red de acuerdo con la reivindicación 3, en donde al menos uno de los puertos de comunicación (154a-154k) está configurado para comunicaciones a través de un enlace de red de comunicación predeterminado y los conectores del puerto de comunicación (16) correspondientes a cualquiera de los puertos de comunicación (154a-154k) aparte de los configurados para el enlace de red predeterminado se excluyen del acoplamiento eléctrico al circuito de protección contra sobretensiones (252); y/o en donde el circuito de protección contra sobretensiones (252) está acoplado eléctricamente a todos los puertos de comunicación (154a-154k) del motor del aparato (155) y los correspondientes conectores del puerto de comunicación (16) dispuestos en la carcasa (12).
  5. 5. El aparato de red de una de las reivindicaciones anteriores, en donde el circuito de comunicación (150) incluye un suministro de energía de corriente continua (CC) para generar energía de CC en sus terminales de salida a partir de la energía eléctrica acondicionada proporcionada selectivamente en sus terminales de CA a través del circuito de conmutación (110); y
    un circuito eléctrico de supresión de sobretensión (153) conectado eléctricamente a un bus de señales de comunicación (151) y al menos a uno de los conectores del puerto de comunicación (16).
  6. 6. El aparato de red de una de las reivindicaciones anteriores, en donde la tierra del chasis (164) está conectada eléctricamente a un terminal de tierra del conector eléctrico de puerto (14).
  7. 7. El aparato de red de una de las reivindicaciones anteriores, en donde el circuito de acondicionamiento de energía (100) comprende:
    una etapa de desvío (102) conectada a un terminal de línea del conector eléctrico de puerto en un lado de suministro del circuito de conmutación (110) en el que el conector eléctrico de puerto está acoplado al circuito de acondicionamiento de energía (100);
    una etapa de filtro primario (104) conectada al terminal de línea del conector del puerto eléctrico y a un conductor de línea (301) en el lado de suministro del circuito de conmutación (110);
    una etapa de filtro suplementaria (112) conectada a un conductor de línea (301) en un lado de carga del circuito de conmutación (110) en el que el circuito de comunicación (150) está acoplado al circuito de acondicionamiento de energía (100); y
    una etapa de sujeción (114) conectada al conductor de línea (301) en el lado de carga del circuito de conmutación (110).
  8. 8. El aparato de red de acuerdo con la reivindicación 7, en donde la etapa de desvío (102) está excluida de una conexión a la tierra del chasis (164) de manera que la energía eléctrica que exceda una cantidad predeterminada en el conductor de línea (301) en el lado de suministro del circuito de conmutación (110) se disipa en la etapa de desvío (102).
  9. 9. El aparato de red de una de las reivindicaciones anteriores, en donde el circuito de control y monitoreo de energía (108) genera la señal de control del conmutador en un estado de encendido que obliga al circuito de conmutación (110) a un estado de conducción en respuesta a la energía eléctrica acondicionada que cumple un primer criterio de calidad de la energía y generar la señal de control del conmutador en un estado apagado que obliga al circuito de conmutación a un estado no conductor en respuesta a la energía eléctrica acondicionada que cumple un segundo criterio de calidad de la energía.
  10. 10. El aparato de red de acuerdo con la reivindicación 9, en donde el primer criterio de calidad de energía se cumple cuando la tensión medida de la energía eléctrica acondicionada se encuentra entre un umbral de tensión superior nominal y un umbral de tensión nominal inferior y el segundo criterio de potencia se cumple cuando la tensión medida de la energía eléctrica acondicionada excede un umbral de tensión superior crítico que es más alto que el umbral de tensión superior nominal o cuando la tensión de entrada de la energía eléctrica acondicionada está por debajo de un umbral de tensión inferior crítico que es más bajo que el umbral de tensión inferior nominal.
  11. 11. El aparato de red de acuerdo con la reivindicación 9 o 10, que comprende además:
    un registrador de datos (344) para registrar datos de eventos de calidad de energía en respuesta a un tercer o cuarto criterio de calidad de energía que se cumple, en donde el tercer criterio de calidad de energía se cumple cuando la tensión medida de la energía eléctrica acondicionada excede un umbral de tensión superior subcrítico que es mayor que el umbral de tensión superior nominal y por debajo del umbral de tensión superior crítico y el cuarto criterio de calidad de la energía se cumple cuando la tensión medida de la energía eléctrica acondicionada está por debajo de un umbral de tensión inferior subcrítico que es más bajo que el umbral de tensión más bajo nominal y más alto que el umbral crítico de tensión más bajo, y/o en donde el circuito de control y monitoreo de energía (108) genera la señal de control del conmutador en el estado de encendido que obliga al circuito de conmutación (110) al estado de conducción cuando se cumple el tercer o cuarto criterio de calidad de la energía.
  12. 12. Un método de acondicionamiento de energía eléctrica de corriente alterna (CA) en un aparato de red que transmite señales de comunicación a través de una red de comunicación mediante un circuito de comunicación (150) contenido en una carcasa (12), el método que comprende:
    recibir la energía eléctrica de una fuente de energía eléctrica de CA a través de un conector eléctrico de puerto (14) en la carcasa;
    acondicionar la energía eléctrica recibida dentro del carcasa (12);
    recibir las señales de comunicación de la red de comunicación a través de conectores del puerto de comunicación (16);
    acondicionar al menos una de las señales de comunicación recibidas dentro de la carcasa (12) para la que el circuito de comunicación (150) va a realizar operaciones de red en la misma;
    determinar dentro de la carcasa (12) cuáles de los criterios de energía establecidos cumplen la energía eléctrica acondicionada;
    proporcionar selectivamente dentro de la carcasa (12) la energía eléctrica acondicionada al circuito de comunicación (150) en respuesta a uno de los criterios de energía que se cumple, de manera que la energía eléctrica acondicionada se retira del circuito de comunicación (150) cuando otro de los criterios de energía se cumple; y
    proporcionar selectivamente dentro de la carcasa (12) la energía eléctrica acondicionada a través de un conector eléctrico de puerto de salida (19) a una carga externa a la carcasa (12) en paralelo con el suministro de energía eléctrica acondicionada al circuito de comunicación (150) en respuesta a la uno de los criterios de energía se cumple de manera que la energía eléctrica acondicionada se retira de la carga cuando se cumple el otro de los criterios de energía.
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