ES2886758T3 - Un relé con un mecanismo de alerta intermedio - Google Patents

Abstract

Un relé (100) que comprende, un módulo de muestreo de entrada (104) para acoplarse a una fuente a monitorear, estando el módulo de muestreo de entrada (104) configurado para detectar un valor de un parámetro de la fuente; un módulo de procesamiento (101) configurado para aceptar un valor de parámetro muestreado, muestreado en el módulo de muestreo de entrada (104) como una condición de trabajo, obtener un rango de trabajo aplicando un nivel de umbral a la condición de trabajo, y ajustar automáticamente al menos un nivel intermedio dentro del rango de trabajo basado en la condición de trabajo y el nivel de umbral; y en el que el módulo de procesamiento (101) es capaz de instruir la transmisión de una señal de disparo intermedia si el valor detectado del parámetro está en el nivel intermedio.

Description

DESCRIPCIÓN

Un relé con un mecanismo de alerta intermedio

Campo técnico

La presente invención se refiere en términos generales a un relé con un mecanismo de alerta intermedio y a un procedimiento de alerta intermedia en asociación con un relé. El documento DE 10020076 A1 da a conocer un relé con una interfaz de datos para introducir un nivel de disparo y un nivel de preaviso (intermedio). El documento EP 0 349930 A2 da a conocer un relé que comprende lengüetas (potenciómetros) para ajustar por separado la corriente nominal y el nivel de prealarma.

Antecedentes

En la industria de la electrónica, los dispositivos como los relés se utilizan típicamente para operar maquinaria y circuitos. Estos dispositivos suelen depender de la energización o activación o desactivación para su funcionamiento.

Para las operaciones de monitoreo o control que utilizan un relé de control, normalmente, el relé monitorea parámetros que han sido establecidos por un usuario. Los parámetros pueden incluir el rango de tensión nominal de funcionamiento, el límite de sobretensión, el límite de subtensión, el retardo de tiempo, el umbral de asimetría de fase, etc. Los parámetros se calculan a partir de una condición de trabajo/operación deseada y monitoreada por el relé. Por ejemplo, si una condición de trabajo de una fuente de alimentación se toma como 240v , una tolerancia de sobretensión del 5%, que ha sido fijada por el usuario, hace que el relé calcule un límite de sobretensión de 252V de tal manera que el relé se activa/desactiva cuando el nivel de tensión monitorizado alcanza el límite calculado. Como ejemplo adicional, si un usuario establece un rango de tensión a 400V, un límite de subtensión a 300V, un límite de sobretensión a 440V, un límite de asimetría a 30V y un ajuste de tiempo a 5 segundos, esto instruiría al relé a monitorear un parámetro de entrada física de una fuente sobre si el parámetro es menos de 300V o más de 440V, o la diferencia de tensión entre los cables trifásicos es más de 30V. Si se cumple alguna condición, el relé se desenergiza tras un retardo de 5 segundos.

Sin embargo, surge un problema, ya que el usuario normalmente sólo se entera de la existencia de un fallo cuando el relé se activa/desactiva. Es decir, el usuario no dispone de información previa o de retroalimentación sobre el estado de los parámetros monitoreados, por ejemplo, para tomar medidas preventivas. También se han dado casos de informes erróneos en escenarios en los que el parámetro ya no cumple las condiciones establecidas por el usuario.

Por lo tanto, en vista de lo anterior, existe la necesidad de un relé con un mecanismo de alerta intermedio y un procedimiento para la alerta intermedia en asociación con un relé que busque abordar al menos uno de los problemas anteriores.

Sumario

De acuerdo con un primer aspecto de la presente invención, se proporciona un relé como se define en la reivindicación 1.

El parámetro puede comprender uno o más seleccionados de un grupo que consiste en tensión trifásica, tensión monofásica, corriente monofásica, ángulo de fase, frecuencia de fase, potencia, temperatura, resistencia, señales digitales.

La transmisión de la señal de disparo intermedia puede comprender la emisión de una alerta.

La alerta puede comprender una alerta visual, una alerta sonora o ambas.

La alerta visual puede comprender la alimentación de un diodo emisor de luz (LED).

El nivel de umbral puede ser fijado por un usuario.

La condición de trabajo puede establecerse en base a una entrada de instrucción.

La entrada de instrucción puede basarse en una activación del usuario.

La entrada de instrucción puede basarse en el encendido del relé.

El módulo de procesamiento puede ser capaz de instruir la transmisión de una señal de disparo desde el relé si el valor detectado del parámetro está fuera del rango de trabajo.

El relé puede comprender además un elemento de conmutación y en el que la transmisión de la señal de disparo puede comprender la activación/desactivación del elemento de conmutación del relé.

El módulo de procesamiento puede ser capaz de establecer automáticamente una pluralidad de niveles intermedios. De acuerdo con un segundo aspecto de la presente invención, se proporciona un procedimiento para la alerta intermedia en asociación con un relé, como se define en la reivindicación 8.

El parámetro puede comprender uno o más seleccionados de un grupo que consiste en tensión trifásica, tensión monofásica, corriente monofásica, ángulo de fase, frecuencia de fase, potencia, temperatura, resistencia, señales digitales.

La transmisión de la señal de disparo intermedia puede comprender la emisión de una alerta.

La alerta puede comprender una alerta visual, una alerta sonora o ambas.

La emisión de la alerta visual puede comprender la alimentación de un diodo emisor de luz (LED).

El nivel de umbral puede ser capaz de ser fijado por un usuario.

El procedimiento puede comprender además la transmisión de una señal de disparo desde el relé si el valor detectado del parámetro está fuera del rango de trabajo.

La transmisión de la señal de disparo puede comprender la activación/desactivación de un elemento de conmutación del relé.

El paso de ajuste automático puede comprender el ajuste automático de una pluralidad de niveles intermedios dentro del rango de trabajo basado en el nivel de umbral.

De acuerdo con un tercer aspecto de la presente invención, se proporciona un medio de almacenamiento de datos legible por ordenador como se define en la reivindicación 10.

El medio de almacenamiento de datos legible por ordenador puede tener el procedimiento en el que el paso de ajuste automático del procedimiento puede comprender el ajuste automático de una pluralidad de niveles intermedios dentro del rango de trabajo basado en el nivel de umbral.

Breve descripción de los dibujos

Las realizaciones de ejemplo de la invención se entenderán mejor y serán fácilmente evidentes para un experto en la materia a partir de la siguiente descripción escrita, sólo a modo de ejemplo, y en conjunción con los dibujos, en los que:

La figura 1(a) es un diagrama esquemático que ilustra un relé en una realización de ejemplo.

La figura 1(b) es un diagrama de circuito esquemático que ilustra el relé en la realización de ejemplo.

La figura 2 es un diagrama esquemático que ilustra una interfaz que permite a un usuario establecer niveles de umbral en una realización de ejemplo.

La figura 3(a) es un diagrama esquemático que ilustra un módulo de visualización con una pluralidad de diodos emisores de luz en una realización de ejemplo.

La figura 3(b) es otro diagrama esquemático que ilustra un módulo de visualización con una pluralidad de diodos emisores de luz en una realización de ejemplo.

La figura 4 es un diagrama de flujo esquemático que ilustra un procedimiento de alerta intermedia en asociación con un relé en una realización de ejemplo.

La figura 5 es un diagrama de flujo esquemático para ilustrar ampliamente un algoritmo de un firmware ejemplar para el módulo de procesamiento de las figuras 1(a) y 1(b) en una realización de ejemplo.

Descripción detallada

Las realizaciones de ejemplo descritas a continuación pueden proporcionar un relé con un mecanismo de alerta intermedio y un procedimiento para la alerta intermedia en asociación con un relé. En algunas realizaciones de ejemplo, el relé puede ser un relé de estado sólido.

En las realizaciones de ejemplo, un relé está provisto de un mecanismo de alerta intermedio. En una realización de ejemplo, el mecanismo de alerta intermedio puede ser una barra de visualización de diodos emisores de luz (LED) que puede mostrar un estado visual (nivel de tensión) de un parámetro (por ejemplo, una tensión) de un parámetro. En una realización de ejemplo, se puede utilizar un módulo de aprendizaje para instruir a un relé para que reconozca un valor de parámetro detectado actual, o el valor de parámetro instantáneo, como una condición de trabajo para el relé. Por ejemplo, si el parámetro es una tensión de alimentación trifásica, el módulo de aprendizaje puede ordenar al relé que obtenga el valor de la tensión instantánea como condición de trabajo de la tensión nominal. El relé 100 puede preajustar, por ejemplo, un límite de subtensión y un límite de sobretensión mediante valores predefinidos. Por ejemplo, un límite de subtensión puede ser negativo (-) 10% de la tensión nominal de alimentación trifásica y un límite de sobretensión puede ser positivo (+) 10% del valor nominal de la tensión de alimentación trifásica. El relé 100 lleva a cabo una operación de escalado de manera que se puedan proporcionar alertas intermedias. Por ejemplo, se puede llevar a cabo un escalado tal que se pueda proporcionar una alerta intermedia a (-) 5% y/o (+) 5% del valor de la tensión nominal. En una realización de ejemplo, como se ilustra en la Figura 3(b), un LED 312 "normal" o "Nom" se enciende cuando el módulo de aprendizaje es activado, por ejemplo, por el usuario. Esto indica que el relé está aprendiendo el valor de la tensión trifásica instantánea como condición de trabajo de la tensión nominal. El relé también se encarga del escalado. En dicha realización de ejemplo, como se ilustra en la Figura 3(b), cuando el valor de la tensión trifásica aumenta hasta un 5% más que el valor de la tensión nominal, se enciende un LED 314 de 5% "ON". Se puede enviar una señal de disparo intermedia y proporcionar un mecanismo de alerta intermedio a un usuario. Cuando el valor de la tensión trifásica aumenta hasta un 10% más que el valor de la tensión nominal, se enciende un LED 316 de 10% "ON". Esto coincide con el límite de sobretensión establecido e indica que se cumple una condición de fallo. A continuación, se puede enviar una señal de disparo, por ejemplo, un módulo de disparo puede desenergizar o desactivar un elemento de conmutación de relé.

Como apreciará un experto en la materia, puede realizarse una operación sustancialmente similar cuando el valor de la tensión trifásica disminuye hasta un 5% y un 10% más que el valor de la tensión nominal.

En la descripción del presente documento, un relé puede ser un dispositivo de bobina energizable que puede incluir, pero no se limita a, cualquier dispositivo que pueda ser activado/desactivado como un relé eléctrico u otros dispositivos, componentes o partes de conmutación electromecánica. Un evento de energización de un dispositivo de bobina energizable puede incluir, pero no está limitado a, una activación/desactivación eléctrica del elemento y/o una activación/desactivación mecánica del elemento.

Los términos "acoplado" o "conectado", tal como se utilizan en esta descripción, pretenden abarcar tanto la conexión directa como la conexión a través de uno o más medios intermedios, a menos que se indique lo contrario.

La descripción aquí contenida puede ser, en ciertas partes, explícita o implícitamente descrita como algoritmos y/u operaciones funcionales que operan sobre datos dentro de una memoria de ordenador o un circuito electrónico. Estas descripciones algorítmicas y/u operaciones funcionales suelen ser utilizadas por los expertos en las artes del procesamiento de información/datos para una descripción eficiente. Un algoritmo se relaciona generalmente con una secuencia autoconsistente de pasos que conducen a un resultado deseado. Los pasos algorítmicos pueden incluir manipulaciones físicas de cantidades físicas, como señales eléctricas, magnéticas u ópticas capaces de ser almacenadas, transmitidas, transferidas, combinadas, comparadas y manipuladas de otra manera.

Además, a menos que se indique específicamente lo contrario, y que normalmente se desprenda de lo que sigue, un experto en la materia apreciará que a lo largo de la presente especificación, las discusiones que utilizan términos como "exploración", "cálculo", "determinación", "sustitución", "generación", "inicialización", "salida", y similares, se refieren a la acción y los procesos de un procesador/sistema informático de instrucción, o de un circuito/dispositivo/componente electrónico similar, que manipula/procesa y transforma datos representados como cantidades físicas dentro del sistema descrito en otros datos representados de forma similar como cantidades físicas dentro del sistema u otros dispositivos de almacenamiento, transmisión o visualización de información, etc.

La descripción también divulga el dispositivo/aparato pertinente para realizar los pasos de los procedimientos descritos. Dicho aparato puede ser construido específicamente para los propósitos de los procedimientos, o puede comprender un ordenador/procesador de propósito general u otro dispositivo selectivamente activado o reconfigurado por un programa de ordenador almacenado en un miembro de almacenamiento. Los algoritmos y visualizaciones descritos en este documento no están intrínsecamente relacionados con ningún ordenador u otro aparato en particular. Se entiende que los dispositivos/máquinas de propósito general pueden utilizarse de acuerdo con las enseñanzas del presente documento. Alternativamente, se puede desear la construcción de un dispositivo/aparato especializado para realizar los pasos del procedimiento.

Además, se afirma que la descripción también cubre implícitamente un programa de ordenador, en el sentido de que estaría claro que los pasos de los procedimientos descritos en el presente documento pueden ponerse en práctica mediante un código de ordenador. Se apreciará que una gran variedad de lenguajes de programación y codificación pueden ser utilizados para implementar las enseñanzas de la descripción aquí expuesta. Además, el programa de ordenador, si es aplicable, no está limitado a ningún flujo de control en particular y puede utilizar diferentes flujos de control sin apartarse del ámbito de la invención.

Además, uno o más de los pasos del programa de ordenador, si procede, pueden realizarse en paralelo y/o secuencialmente. Dicho programa informático, si procede, puede almacenarse en cualquier medio legible por ordenador. El medio legible por ordenador puede incluir dispositivos de almacenamiento como discos magnéticos u ópticos, chips de memoria u otros dispositivos de almacenamiento adecuados para la interconexión con un lector/ordenador de propósito general adecuado. El medio legible por ordenador puede incluso incluir un medio cableado como el ejemplificado en el sistema de Internet, o un medio inalámbrico como el ejemplificado en la tecnología bluetooth. El programa de ordenador, cuando se carga y se ejecuta en un lector adecuado, da como resultado un aparato que puede implementar los pasos de los procedimientos descritos.

Las realizaciones de ejemplo también pueden implementarse como módulos de hardware. Un módulo es una unidad funcional de hardware diseñada para ser utilizada con otros componentes o módulos. Por ejemplo, un módulo puede implementarse utilizando componentes electrónicos digitales o discretos, o puede formar una parte de un circuito electrónico completo, como un circuito integrado de aplicación específica (ASIC). Un experto en la materia entenderá que las realizaciones de ejemplo también pueden implementarse como una combinación de módulos de hardware y software.

La figura 1(a) es un diagrama esquemático que ilustra un relé en una realización de ejemplo. En la realización de ejemplo, el relé es un relé de control 100. El relé 100 está configurado para ser acoplado a una fuente que debe ser monitoreada, tal como una fuente de tensión de alimentación trifásica 110. El relé 100 puede detectar los valores de uno o varios parámetros de la fuente a monitorear.

La figura 1(b) es un diagrama de circuito esquemático que ilustra el relé 100 en la realización de ejemplo.

En la realización de ejemplo, el relé 100 comprende un módulo de muestreo de entrada 104 acoplado a un módulo de procesamiento 101 que a su vez está acoplado a un módulo de salida 106. El módulo de salida 106 está acoplado a un puerto de salida 111.

El módulo de procesamiento 101 también está acoplado a un módulo de configuración 103 que a su vez está acoplado a una interfaz de usuario 108. El módulo de procesamiento 101 está además acoplado a un módulo de disparo 105 que puede controlar un elemento de conmutación 208 del relé 100. El módulo de muestreo de entrada 104 puede acoplarse a la fuente 110 utilizando, por ejemplo, los cables L1, L2, L3. Un módulo de suministro de energía 102 se proporciona para suministrar energía a los diversos componentes del relé 100. El relé 100 puede comprender opcionalmente un módulo de aprendizaje 113 acoplado al módulo de procesamiento 101 para instruir al módulo de procesamiento 101 para obtener un parámetro detectado actual como condición de trabajo. El relé 100 también puede estar acoplado a un controlador lógico programable (no mostrado) para la retroalimentación.

En la realización de ejemplo, la fuente indicada en el número 110 no se limita a una tensión trifásica y puede incluir diversos parámetros para las fuentes a monitorear, como la tensión monofásica, la corriente monofásica, la temperatura (de, por ejemplo, sensores de temperatura como PT100, PTC, termoacopladores, etc.), señales eléctricas asociadas a características de frecuencia, resistencia (procedentes, por ejemplo, de sondas de resistencia para la detección del nivel de líquido) y señales digitales (procedentes, por ejemplo, de sensores de salida digital como sensores ultrasónicos, fotosensores, sensores inductivos, sensores de presión, etc.). También pueden ser monitoreados otros parámetros, como el ángulo de fase o la potencia de una fuente de alimentación trifásica. Por consiguiente, el relé 100 no se limita a monitorear los parámetros de la fuente de alimentación, sino que puede adaptarse para monitorear la temperatura, el nivel de líquido, la velocidad, la presión, la luz y otros parámetros que sean adecuados para ser monitoreados.

El módulo de muestreo de entrada 104 comprende una pluralidad de resistencias, por ejemplo R2, R3, R4, R5, R7, R8, R9, R10 y un regulador de tensión lineal REG3 que regula la tensión a aproximadamente 1,8V. REG3 puede implementarse utilizando, por ejemplo, el TPS72118DBVR de Texas Instruments. Los condensadores C6, C7 y C10 se incluyen para filtrar el ruido. El módulo de muestreo de entrada 104 reduce y desplaza un nivel de tensión de la tensión trifásica del numeral 110 a un nivel de tensión adecuado para ser procesado por el módulo de procesamiento 101. Se apreciará que el módulo de muestreo 104 puede tener diferentes arreglos de circuito para adaptarse a varios tipos de parámetros de entrada física de diferentes fuentes para el monitoreo en el numeral 110. El módulo de procesamiento 101 acepta las entradas del módulo de muestreo de entrada 104 y realiza el procesamiento. En la realización de ejemplo, el módulo de procesamiento 101 también puede comparar un valor de parámetro muestreado (por ejemplo, el nivel de tensión) muestreado en el módulo de muestreo de entrada 104 contra un rango de trabajo para el relé 100. Según la invención, el módulo de procesamiento 101 está configurado para aceptar un valor de parámetro muestreado (por ejemplo, el nivel de tensión) muestreado en el módulo de muestreo de entrada 104 como condición de trabajo para el relé 100. Por ejemplo, el valor del parámetro muestreado puede ser una tensión de 240V. En la realización de ejemplo, el módulo de procesamiento 101 puede establecer la condición de trabajo como 240V automáticamente. El rango de trabajo se basa en las condiciones de trabajo, como se describirá más adelante.

En la realización de ejemplo, el módulo de procesamiento 101 también realiza operaciones de escalado. Por ejemplo, utilizando la condición de trabajo y uno o más niveles de umbral, el módulo de procesamiento 101 aplica los niveles de umbral a la condición de trabajo para obtener un rango de trabajo. El módulo de procesamiento 101 puede proceder a escalar el rango de trabajo para obtener niveles intermedios dentro del rango de trabajo. El módulo de procesamiento 101 establece automáticamente al menos un nivel intermedio dentro del rango de trabajo basado en el nivel de umbral. Por ejemplo, si el nivel de umbral es de un 5% de tolerancia sobre la condición de trabajo, puede establecerse un nivel intermedio del 2,5% sobre la condición de trabajo y dentro del rango de trabajo. El módulo de procesamiento 101 también puede establecer otros niveles intermedios de, por ejemplo, el 1%.

En la realización de ejemplo, el módulo de salida 106 funciona como un circuito conductor para conducir la operación del puerto de salida 111. Por ejemplo, el módulo de salida 106 acepta órdenes del módulo de procesamiento 101 para encender/apagar el puerto de salida 111. El puerto de salida 111 en la realización de ejemplo se implementa como un componente de visualización. Por ejemplo, el puerto de salida 111 puede ser una pantalla LED para mostrar visualmente, a través de niveles intermedios, si un nivel de tensión trifásica monitoreado está teniendo una tendencia hacia un límite de subtensión o un límite de sobretensión.

El módulo de procesamiento 101 puede comprender un microcontrolador U1. U1 puede implementarse utilizando, por ejemplo, el STM32F100C de STMicroelectronics o el LPC1114 de NXP. Se pueden proporcionar otros componentes conectados al microcontrolador como circuito de apoyo para permitir el funcionamiento del microcontrolador. Se apreciará que el circuito de soporte puede variar dependiendo del tipo de microcontrolador seleccionado para la implementación. En la realización de ejemplo, el módulo de procesamiento 101 funciona como un elemento de proceso inteligente que interactúa con los componentes dentro del relé 100. El procesamiento en el módulo de procesamiento 101 depende del firmware escrito.

La interfaz de usuario 108 puede comprender elementos externos manipulables a los que puede acceder un usuario del relé 100. La manipulación o el ajuste establecido por el usuario en la interfaz de usuario 108 es detectado por el módulo de ajuste 103 y se traduce en una señal eléctrica en el módulo de ajuste 103. La señal se transmite al módulo de procesamiento 101 para su procesamiento en el módulo de procesamiento 101.

Existen varios tipos de manipulación o ajustes en función del tipo de relé 100. En este ejemplo, la posible manipulación o ajuste puede incluir el ajuste de selección del rango de tensión, el ajuste de subtensión, el ajuste de sobretensión, etc. También se puede incluir el ajuste de la asimetría. En una realización alternativa de ejemplo, para un relé 100 destinado a monitorear la frecuencia como tipo de entrada física, la posible manipulación o ajuste que debe realizar un usuario puede incluir el ajuste de subtemperatura, el ajuste de sobretemperatura, etc. Los ajustes establecidos a través de la interfaz de usuario 108 proporcionan uno o más niveles de umbral o "conjuntos de condiciones" que el relé 100 utiliza en el módulo de procesamiento 101 para determinar si los valores de los parámetros muestreados en la fuente en el numeral 110 caen dentro de un rango de trabajo basado en estos "conjuntos de condiciones".

En la realización de ejemplo, el módulo de ajuste 103 comprende una pluralidad de potenciómetros P1, P2, P3 destinados a convertir el ajuste establecido por el usuario en la interfaz de usuario 108 en una señal eléctrica que puede ser transmitida y reconocida por el módulo de procesamiento 101. Por ejemplo, P1 puede traducir una selección de rango de tensión nominal seleccionada por el usuario (por ejemplo, 200V, 220V, 380V, 400V, 440V, 480V); P2 puede traducir un ajuste de usuario de sobretensión; y P3 puede traducir un ajuste de usuario de subtensión. Se apreciará que el módulo de ajuste 103 no está limitado como tal y puede ampliarse a más ajustes como la asimetría, el ajuste del tiempo, etc.

Por lo tanto, en la realización de ejemplo, el módulo de procesamiento 101 puede establecer una condición de trabajo basada en la entrada del módulo de muestreo de entrada 104 y el módulo de procesamiento 101 puede establecer un rango de trabajo basado en la aplicación de uno o más niveles de umbral a la condición de trabajo, los niveles de umbral suministrados a través del módulo de ajuste 103. El módulo de procesamiento 101 puede escalar el rango de trabajo para obtener niveles intermedios dentro del rango de trabajo. Si un valor monitoreado del parámetro de la fuente a monitorear alcanza un nivel intermedio, se transmite una señal de disparo intermedia. La señal de disparo intermedia puede ser transmitida por el módulo de procesamiento 101 instruyendo a un LED que se encienda para que muestre una alerta intermedia. Si un valor monitoreado del parámetro de la fuente a monitorear cae fuera del rango de trabajo, se transmite una señal de disparo. La señal de disparo puede ser transmitida por el módulo de procesamiento 101 para ordenar al módulo de disparo 105 que controle el elemento de conmutación 108. También puede encenderse un LED que indique un fallo.

El módulo de disparo 105 comprende un transistor T1 para conducir o controlar el elemento de conmutación 208. En la realización de ejemplo, cuando T1 se enciende, el elemento de conmutación 208 se energiza o se activa. Cuando T1 se apaga, el elemento de conmutación 208 se desenergiza o se desactiva. Se apreciará que hay varias posibilidades de modificar el diseño y/o invertir la lógica anterior dependiendo de la preferencia del diseñador. La señal de disparo puede ser una señal de retroalimentación a un controlador lógico programable (no mostrado) para alertar al usuario.

En la realización de ejemplo, el elemento de conmutación 208 puede construirse como un conmutador de relé electromecánico. El elemento de conmutación 208 comprende una porción de bobina 204 y una porción de contacto 206. La porción de bobina 204 puede ser energizada o desenergizada por el módulo de disparo 105 para cambiar la posición o la lógica de la porción de contacto 206. Se apreciará que el elemento de conmutación puede ser cualquier relé electromecánico o conmutador en estado sólido.

En la realización de ejemplo, el módulo de alimentación 102 funciona como un circuito de alimentación del relé 100. El módulo de alimentación 102 reduce y regula una fuente de alimentación externa (véase el número 109) suministrada al relé 100 a un nivel de suministro de tensión que es adecuado para los componentes del relé 100. En la realización de ejemplo, el módulo de alimentación 102 comprende un circuito integrado regulador de conmutación REG1. REG1 puede implementarse utilizando, por ejemplo, NCP1052ST44T3G de ON Semi. Los diodos D3, D6, un inductor L1, el diodo zener Z1, y los condensadores c 5, C1, C2 proporcionan una construcción de un convertidor buck. Los diodos D4, D5, la resistencia R6, y el condensador C4 funcionan como un circuito de retroalimentación para REG1, y funciona para muestrear un voltaje de salida regulado en alrededor de 5,6V para poder lograr un propósito de regulación de voltaje. Un condensador C3 está previsto como elemento de puesta en marcha de REG1 cuando se suministra inicialmente la alimentación al relé 100. Una resistencia R1 y los diodos D1, D2 funcionan como un circuito de protección contra tensiones transitorias. El módulo de alimentación 102 también comprende un regulador de tensión lineal REG2 que regula la tensión a unos 3,6V. REG2 puede implementarse como, por ejemplo, el regulador de tensión de 3,6 V ^lD2981ABM36TR de STMicroelectronics.

Con referencia a la figura 1(a), el número 109 en las derivaciones L2, L3 denota una fuente externa de tensión de alimentación para el relé 100. En este ejemplo, la fuente de tensión de alimentación es la misma entrada física del relé 100 (es decir, en las derivaciones L2, L3). Sin embargo, se apreciará que no es necesario que la fuente de tensión de alimentación sea la misma que la entrada del relé 100.

Como se ha descrito, un módulo de aprendizaje 113 puede incluirse opcionalmente en el relé 100. El módulo de aprendizaje 113 puede ser proporcionado para instruir al módulo de procesamiento 101 para obtener un valor de parámetro detectado actual como una condición de trabajo. En este caso, el módulo de procesamiento 101 ignora los valores detectados anteriormente y establece una condición de trabajo. Se apreciará que el módulo de aprendizaje 113 puede ser cualquier conmutador electrónico o electromecánico que funcione, por ejemplo, para reiniciar el módulo de procesamiento 101. El módulo de enseñanza 113 puede ser activado por un usuario como una entrada de instrucción para instruir al módulo de procesamiento 101. En algunas realizaciones de ejemplo, el módulo de aprendizaje puede proporcionarse como un actuador, como un botón para el usuario.

Se apreciará que el módulo de aprendizaje 113 puede excluirse en realizaciones de ejemplo alternativas en las que el relé 100 reconoce y/o memoriza automáticamente un valor de parámetro detectado como condición de trabajo en cada encendido del relé, es decir, cada detección inicial de una alimentación del relé actúa como una entrada de instrucción para instruir al módulo de procesamiento 101.

En la realización de ejemplo, opcionalmente, se puede proporcionar un elemento de almacenamiento o memoria (no mostrado). La memoria puede almacenar toda la información relacionada con los parámetros detectados en el módulo de muestreo de entrada 104. Por ejemplo, la memoria puede almacenar toda la información instantánea de una tensión trifásica, incluyendo el nivel de tensión instantáneo, el nivel de tensión histórico, la frecuencia, los fallos históricos ocurridos, etc. La memoria puede ser, entre otras cosas, un módulo de memoria externo, como EEPROM, FLASH, PROM, etc., o un circuito de memoria integrado en el módulo de procesamiento 101.

Por lo tanto, en la realización de ejemplo, el relé 100 puede funcionar como un dispositivo de control y monitoreo para monitorear los parámetros de entrada física y determinar automáticamente la condición de los parámetros de entrada física, es decir, si los parámetros están cumpliendo con uno o más niveles de umbral establecidos por un usuario. El relé 100 puede reflejar ese estado en términos de forma/retroalimentación digital. Esta puede ser una señal de disparo en términos de "cierre de un contacto" o "apertura de un contacto" si el elemento de conmutación 208 es un relé electromecánico o en términos de "ON" u "OFF" si el elemento de conmutación 208 es un conmutador de estado sólido. El relé 100 puede ser alimentado por una fuente de tensión de alimentación separada o compartir la misma fuente de tensión de alimentación que los parámetros físicos de entrada de la fuente a monitorear. En la realización de ejemplo, la fuente de energía es preferentemente una fuente de energía trifásica, aunque también pueden utilizarse otros tipos de fuentes de energía. Se apreciará que la fuente de energía puede ser una corriente alterna (AC) o una corriente continua (DC).

La figura 2 es un diagrama esquemático que ilustra una interfaz que permite a un usuario establecer niveles de umbral en una realización de ejemplo. La interfaz 210 comprende uno o varios potenciómetros, por ejemplo 212. El usuario puede manipular un potenciómetro, por ejemplo, 212 para que la sobretensión refleje el 5%. Así, si la tensión monitoreada en el numeral 110 excede el 5% de la condición normal de trabajo, se detecta una falla.

En una realización de ejemplo, después de que se haya establecido un rango de trabajo y los niveles intermedios dentro del rango de trabajo, el módulo de procesamiento continúa monitoreando los valores del parámetro muestreado en el módulo de muestreo de entrada contra el rango de trabajo. Si el valor monitoreado alcanza un nivel intermedio fijado por el módulo de procesamiento, éste ordena la transmisión o el envío de una señal de disparo intermedia. La señal de disparo intermedia puede ser transmitida al módulo de salida para, por ejemplo, accionar el puerto de salida para activar un diodo emisor de luz (LED) para la alerta intermedia al usuario. La señal de disparo intermedia también puede ser enviada a un controlador lógico programable (no mostrado) para su posterior procesamiento.

En la realización de ejemplo, si el valor monitoreado continúa variando de la condición de trabajo y se vuelve fuera del rango de trabajo, se detecta una falla. El módulo de monitorización 108 puede enviar una señal de disparo a través del módulo de disparo. En la realización de ejemplo, el módulo de disparo es capaz de activar/desactivar el elemento de conmutación para activar/desactivar un conmutador del relé. Esta señal de disparo puede ser una señal de retroalimentación a un controlador lógico programable (no mostrado) para alertar al usuario de una falla. Además, la señal de disparo también puede transmitirse al módulo de salida para, por ejemplo, accionar el puerto de salida para activar un diodo emisor de luz (LED) para alertar de un fallo al usuario. Por ejemplo, la señal de disparo puede transmitirse a un circuito de diodos emisores de luz (LED) que ordena que se encienda un LED cuando se detecta que un parámetro correspondiente tiene un valor fuera de su rango de trabajo determinado. Por ejemplo, un LED de sobretensión puede encenderse si se determina que un nivel de tensión detectado está fuera, por ejemplo, de una tolerancia del 5% de una condición de trabajo para la tensión y un LED de sobrecorriente puede encenderse si se determina que un nivel de corriente detectado está fuera, por ejemplo, de una tolerancia del 2% de una condición de trabajo para la corriente.

La figura 3(a) es un diagrama esquemático que ilustra un módulo de visualización con una pluralidad de diodos emisores de luz en una realización de ejemplo. El módulo de visualización puede ser un ejemplo de implementación del puerto de salida 111. En la realización de ejemplo, el módulo de visualización comprende cinco diodos emisores de luz (LED). En la parte 3(a), se proporcionan dos LED rojos 302, 304 para la alerta de fallos, dos LED amarillos 306, 308 para la alerta intermedia y un LED amarillo 310 para la indicación del estado de funcionamiento. En la realización de ejemplo, el rango de trabajo se establece en un 30% tanto por encima como por debajo de la condición de trabajo. El módulo de procesamiento (comparar 101 de las figuras 1(a) y 1(b)) escala y establece los niveles intermedios como un 15% por encima y por debajo de la condición de trabajo. En la parte 3(b), el LED 310 se enciende cuando el valor detectado del parámetro sigue estando por debajo de los niveles intermedios.

En la parte 3(c), el LED 308 se enciende cuando el valor detectado del parámetro está por encima del nivel intermedio superior (es decir, por encima del 15% de la condición de trabajo) pero todavía por debajo del nivel superior de fallo/disparo (30% de la condición de trabajo). Puede tratarse, por ejemplo, de una situación en la que la tensión detectada se acerca, pero no llega, a una condición de sobretensión. En la parte 3(d), el LED 306 se enciende cuando el valor detectado del parámetro está por debajo del nivel intermedio inferior (es decir, por debajo del 15% de la condición de trabajo) pero todavía por encima del nivel inferior de fallo/disparo (30% de la condición de trabajo). Puede tratarse, por ejemplo, de una situación en la que la tensión detectada se acerca, pero no llega, a una condición de subtensión.

En la parte 3(e), el LED de fallo 302 se enciende cuando el valor detectado del parámetro está fuera del rango de trabajo (es decir, por debajo del 30% de la condición de trabajo). Puede tratarse, por ejemplo, de una situación en la que una tensión detectada se encuentra en una condición de subtensión. Simultáneamente, el elemento de conmutación (comparar 208 de las figuras 1(a) y 1(b)) puede ser activado/desactivado como una señal de disparo. En la parte 3(f), el LED 304 de fallo se enciende cuando el valor detectado de la característica eléctrica está fuera del rango de trabajo (es decir, por encima del 30% de la condición de trabajo). Puede tratarse, por ejemplo, de una situación en la que la tensión detectada se encuentra en una condición de sobretensión. Simultáneamente, el elemento de conmutación (comparar 208 de las figuras 1(a) y 1(b)) puede ser activado/desactivado como una señal de disparo.

La figura 3(b) es otro diagrama esquemático que ilustra un módulo de visualización con una pluralidad de diodos emisores de luz en una realización de ejemplo.

En las realizaciones de ejemplo, la condición de trabajo puede ser detectada automáticamente, por ejemplo, en cada encendido del relé 102.

En una realización de ejemplo, la información sobre las condiciones de trabajo puede almacenarse en un miembro de almacenamiento acoplado al módulo de procesamiento, como un chip de memoria de acceso aleatorio (RAM). De este modo, la información sobre las condiciones de trabajo puede almacenarse para su uso futuro. Alternativa o adicionalmente, se puede proporcionar un actuador como un botón para que un usuario pueda manipular el actuador para enviar una entrada de instrucción para instruir al módulo de procesamiento para acceder al valor del parámetro actual detectado para determinar/establecer la condición de trabajo para el módulo de procesamiento, y para ignorar cualquier información de condición de trabajo anterior almacenada. Como otra alternativa, el módulo de procesamiento puede ser instruido para determinar/establecer la condición de trabajo en cada encendido del relé 102, es decir, cada detección inicial de un suministro de energía al relé actúa como una entrada de instrucción para instruir al módulo de procesamiento.

Así, en la realización de ejemplo descrita, el relé es capaz de generar un rango de trabajo basado en la aplicación de un nivel umbral a una condición de trabajo. El rango de trabajo puede ser escalado por el relé para establecer uno o más niveles intermedios. Si el valor detectado de un parámetro alcanza el nivel intermedio, se puede enviar una señal de disparo intermedia desde el relé. Esto puede incluir una indicación visual para el usuario.

En otra realización de ejemplo, se puede proporcionar un relé que funciona sustancialmente idéntico al relé 100 de las figuras 1(a) y 1(b). Sin embargo, en esta realización de ejemplo, los niveles de umbral se establecen automáticamente y se almacenan en un módulo de almacenamiento, es decir, niveles de umbral predeterminados. Los valores almacenados pueden estar en forma de tabla de búsqueda. En esta realización de ejemplo, se puede proporcionar una tolerancia preestablecida para cada valor esperado de un parámetro de la fuente que se va a monitorear. Por ejemplo, se puede almacenar que para 240V establecidos como condición de trabajo, la tolerancia preestablecida para la sobretensión puede ser del 5% y para 300V establecidos como condición de trabajo, la tolerancia preestablecida para la sobretensión puede ser del 10%, etc.

La figura 5 es un diagrama de flujo esquemático 500 para ilustrar ampliamente un algoritmo de un firmware ejemplar para el módulo de procesamiento de las figuras 1(a) y 1(b) en una realización de ejemplo. En el paso 502, cuando una fuente de alimentación (en el numeral 109) está disponible para el relé 100, el módulo de procesamiento 101 lee los ajustes de la interfaz de usuario 108 a través del módulo de ajuste 103 (por ejemplo, 10% para sobretensión; -10% para subtensión). En el paso 504, los ajustes de la interfaz de usuario 108 se traducen a valores cuadráticos medios y se almacenan. En el paso 506, el módulo de procesamiento 101 muestrea el valor de la conversión analógica a digital (ADC) del valor del parámetro detectado en el numeral 110 (L1, L2) en intervalos de 200us. En el paso 508, se procesan los valores de muestra del ADC, en cálculos de raíz cuadrada verdadera. En el paso 510, el valor del parámetro en el numeral 110 (L1, L2) se traduce también en valor cuadrático medio equivalente para compararlo con los ajustes posteriores.

En el paso 512, cuando se detecta que el módulo de aprendizaje 113 está activado, el módulo de procesamiento 101 reconoce la activación como una "señal de aprendizaje" de un usuario para instruir al relé 100 para que almacene el valor cuadrático medio instantáneo del valor del parámetro en el numeral 110 (L1,L2) como una condición de trabajo de valor nominal (por ejemplo, el módulo de procesamiento 101 lee el valor nominal como 300V) y un LED Nom (comparar 312 de la Figura 3(b)) es encendido por el módulo de procesamiento 101. En el paso 514, el módulo de procesamiento 101 compara los ajustes de la interfaz de usuario 108 con el valor del parámetro detectado (valor cuadrático medio) para determinar si la lectura del parámetro cumple las condiciones de los ajustes: En el paso 516, al mismo tiempo, el módulo de procesamiento 101 calcula continuamente el valor cuadrático medio instantáneo del valor del parámetro en el número 110 (L1,L2) y comprueba si alcanza el 5% del valor nominal o el -5% del valor nominal). Este es el valor escalado ejemplar en niveles intermedios determinado por el módulo de procesamiento 101. Si el valor alcanza el 5% del valor nominal, el LED 5% (comparar 314 de la figura 3(b)) es encendido por el módulo de procesamiento 101 y esta operación de monitoreo continúa. Si se cumple una condición del paso 514, el elemento de conmutación 208 se dispara a través del módulo de disparo 105 y se emite/transmite una señal de fallo, que puede ser almacenada.

La figura 4 es un diagrama de flujo esquemático 400 que ilustra un procedimiento de alerta intermedia en asociación con un relé en una realización de ejemplo. En el paso 402, se detecta el valor de un parámetro de una fuente a monitorear. En el paso 404, se monitorea un rango de trabajo en el que el rango de trabajo se genera en base a la aplicación de un nivel de umbral a una condición de trabajo establecida. En el paso 406, se establece al menos un nivel intermedio dentro del rango de trabajo basado en el nivel de umbral. En el paso 408, se transmite una señal de disparo intermedia si el valor detectado del parámetro está en el nivel intermedio.

En las realizaciones de ejemplo descritas anteriormente, una o más alertas intermedias pueden ser proporcionadas a un usuario en el sentido de que el usuario es informado de que el relé está avanzando hacia el fallo. Esto puede permitir al usuario tomar medidas preventivas en lugar de sólo ser consciente de un fallo una vez que éste se ha producido. Así, la indicación proporcionada puede ayudar a un usuario a conocer los estados de los parámetros que se están monitoreando. Esto puede mejorar la satisfacción del usuario. Los inventores han reconocido que las realizaciones de ejemplo descritas pueden aplicarse a los relés de control de forma que se pueda atraer a un mayor número de usuarios a utilizar dichos dispositivos.

En las realizaciones de ejemplo anteriores, se describe que los LED proporcionan indicaciones visuales al usuario. Sin embargo, se apreciará que las realizaciones de ejemplo no están limitadas como tales y pueden incluir otras formas de indicaciones, por ejemplo, una pantalla de cristal líquido (LCD) que puede mostrar los valores reales de los parámetros monitoreados y mostrar el avance de los valores de los parámetros hacia los fallos; o un sistema de alerta sonoro que hace sonar diferentes alertas al usuario en diferentes niveles intermedios/de disparo, etc.

Se apreciará por un experto en la materia que otras variaciones y/o modificaciones pueden hacerse a las realizaciones específicas sin apartarse del alcance de la invención como se define en las reivindicaciones. Por lo tanto, las presentes realizaciones deben considerarse en todos los aspectos como ilustrativas y no restrictivas.

Claims (11)

REIVINDICACIONES

1. Un relé (100) que comprende,

un módulo de muestreo de entrada (104) para acoplarse a una fuente a monitorear, estando el módulo de muestreo de entrada (104) configurado para detectar un valor de un parámetro de la fuente;

un módulo de procesamiento (101) configurado para aceptar un valor de parámetro muestreado, muestreado en el módulo de muestreo de entrada (104) como una condición de trabajo, obtener un rango de trabajo aplicando un nivel de umbral a la condición de trabajo, y ajustar automáticamente al menos un nivel intermedio dentro del rango de trabajo basado en la condición de trabajo y el nivel de umbral; y en el que el módulo de procesamiento (101) es capaz de instruir la transmisión de una señal de disparo intermedia si el valor detectado del parámetro está en el nivel intermedio.

2. El relé (100) según la reivindicación 1, en el que el parámetro comprende uno o más seleccionados de un grupo que consiste en tensión trifásica, tensión monofásica, corriente monofásica, ángulo de fase, frecuencia de fase, potencia, temperatura, resistencia, señales digitales.

3. El relé (100) según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 2, en el que la transmisión de la señal de disparo intermedia comprende la emisión de una alerta, en particular, la alerta visual comprende preferentemente la alimentación de un diodo emisor de luz (LED).

4. El relé (100) según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que el nivel de umbral puede ser fijado por un usuario.

5. El relé (100) según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que el módulo de procesamiento (101) es capaz de instruir la transmisión de una señal de disparo desde el relé (100) si el valor detectado del parámetro está fuera del rango de trabajo.

6. El relé (100) según la reivindicación 5, que comprende además un elemento de conmutación (108; 208) y en el que la transmisión de la señal de disparo comprende la activación/desactivación del elemento de conmutación (108; 208) del relé (100).

7. El relé (100) según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el módulo de procesamiento (101) es capaz de ajustar automáticamente una pluralidad de niveles intermedios.

8. Un procedimiento de alerta intermedia en asociación con un relé (100), comprendiendo el procedimiento, detectar (402) un valor de un parámetro de una fuente a monitorear;

generar una condición de trabajo basada en el valor detectado del parámetro; obtener (404) un rango de trabajo aplicando un nivel umbral a la condición de trabajo;

ajustar automáticamente (406) al menos un nivel intermedio dentro del rango de trabajo basado en la condición de trabajo y el nivel umbral; y

transmitir (408) una señal de disparo intermedia si el valor detectado del parámetro está en el nivel intermedio.

9. El procedimiento según la reivindicación 8, en el que la etapa de ajuste automático (406) comprende el ajuste automático de una pluralidad de niveles intermedios dentro del rango de trabajo basado en el nivel de umbral.

10. Un medio de almacenamiento de datos legible por ordenador que tiene almacenados en él medios de código informático para instruir a un módulo de procesamiento de un relé para que ejecute un procedimiento de alerta intermedia, comprendiendo el procedimiento:

detectar (402) un valor de un parámetro de una fuente a monitorear;

generar una condición de trabajo basada en el valor detectado del parámetro;

obtener (404) un rango de trabajo aplicando un nivel de umbral a la condición de trabajo;

ajustar automáticamente (406) al menos un nivel intermedio dentro del rango de trabajo en función de la condición de trabajo y el nivel de umbral; y

transmitir (408) una señal de disparo intermedia si el valor detectado del parámetro está en el nivel intermedio.

11. El medio de almacenamiento de datos legible por ordenador según la reivindicación 10, en el que la etapa de ajuste automático (406) del procedimiento comprende el ajuste automático de una pluralidad de niveles intermedios dentro del rango de trabajo basado en el nivel de umbral.