ES3070592T3 - Sensor device with power supply management - Google Patents

Abstract

Las realizaciones de la presente invención proporcionan un dispositivo sensor. El dispositivo sensor comprende una unidad de gestión de alimentación configurada para recibir selectivamente energía eléctrica interna o externa y suministrar energía a un circuito interno; un puerto adaptado para acoplarse a un aparato sensor para proporcionar energía eléctrica externa o una fuente de alimentación auxiliar externa; una unidad de detección de señal con un primer extremo acoplado a la unidad de gestión de alimentación y un segundo extremo acoplado al puerto, configurada para generar una señal de detección cuando el puerto está acoplado al aparato sensor; y una unidad de activación de la fuente de alimentación auxiliar externa con un primer extremo acoplado a la unidad de gestión de alimentación y un segundo extremo acoplado al puerto, configurada para transmitir energía eléctrica a la unidad de gestión de alimentación en respuesta a la recepción de energía eléctrica del puerto cuando este está acoplado a la fuente de alimentación auxiliar externa. De esta manera, mediante la multiplexación de puertos, se puede reducir el número de puertos y el cableado, reduciendo así el tamaño del sensor. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

[0001] DESCRIPCIÓN

[0002] Dispositivo sensor con gestión de alimentación

[0003] Campo

[0004] Las realizaciones de la presente divulgación en general hacen referencia al campo eléctrico, en particular, a un dispositivo sensor.

[0005] Antecedentes

[0006] Cuando un dispositivo sensor de bajo consumo está en funcionamiento, normalmente utiliza inducción de corriente para extraer energía y suministrar alimentación. Cuando utiliza inducción de corriente para extraer energía, se requiere una corriente de activación primaria elevada para obtener energía eléctrica normal adecuada para el dispositivo sensor. Sin embargo, en los casos de depuración, ensayo, mantenimiento o exhibición, resulta inseguro e inconveniente proporcionar corriente de activación elevada. Además, la baja potencia de la energía eléctrica obtenida mediante inducción de corriente conlleva un tiempo de carga prolongado, por lo que a menudo resulta imposible actualizar el dispositivo sensor en línea. En consecuencia, si se producen fallos de software o es necesario actualizar determinadas funciones, el sensor completo debe ser sustituido íntegramente. El documento US 2014/0001872 A1 divulga un circuito de conmutación de alimentación conectado a una fuente de alimentación externa, una batería y una carga. El circuito de conmutación de alimentación incluye un convertidor de tensión, una unidad de protección, una unidad de detección y un conmutador. El convertidor de tensión convierte la tensión primaria suministrada por la fuente de alimentación externa en una tensión secundaria.

[0007] Por esta razón, con el fin de realizar de forma segura la depuración y el mantenimiento, convencionalmente se proporciona una fuente de alimentación auxiliar externa para el dispositivo sensor. Sin embargo, esto requiere una fuente de alimentación adicional y cableado, lo que conlleva complejidad en la instalación y posibles riesgos de seguridad para su uso en equipos de conmutación de alta tensión. Por tanto, se desea proporcionar un dispositivo sensor que pueda resolver los problemas técnicos anteriormente mencionados.

[0008] Sumario

[0009] el ánodo del diodo está acoplado al puerto y el cátodo del diodo está acoplado a la unidad de gestión de alimentación. Cuando el puerto está acoplado a la fuente de alimentación auxiliar externa, el ánodo del diodo se somete a una tensión positiva, de modo que el diodo queda polarizado en directa, transmitiendo la energía eléctrica de la fuente de alimentación auxiliar externa a la unidad de gestión de alimentación.

[0010] Enalgunas realizaciones, el diodo está configurado para limitar la magnitud de la señal del sensor cuando el puerto está acoplado al aparato de detección. En dichas realizaciones, el diodo es capaz de limitar la magnitud de la señal de detección en el puerto para proteger el circuito cuando el puerto está acoplado al aparato de detección para su medición.

[0011] Enalgunas realizaciones, la unidad de conexión de la fuente de alimentación auxiliar externa comprende un dispositivo de conmutación que presenta un primer extremo acoplado al puerto y un segundo extremo acoplado a la unidad de gestión de alimentación, estando configurado dicho dispositivo de conmutación para conducir electricidad en respuesta a que el puerto se acople a la fuente de alimentación auxiliar externa, de modo que la energía eléctrica externa se transmite a la unidad de gestión de alimentación. En dicha realización el aparato de conmutación es un interruptor normalmente abierto que se cierra cuando el puerto está acoplado al aparato de detección, de modo que la señal de detección procedente del aparato de detección se transmite a la unidad de detección de señales. Cuando el puerto está acoplado a la fuente de alimentación auxiliar externa, el dispositivo de conmutación se abre, transmitiendo la energía eléctrica de la fuente de alimentación auxiliar externa a la unidad de gestión de alimentación.

[0012] En algunas realizaciones, el aparato de conmutación comprende: un MOSFET de canal P que presenta una compuerta configurada para recibir una señal de control, un drenador acoplado al puerto y una fuente acoplada a la unidad de gestión de alimentación, en donde el MOSFET de canal P está configurado para apagarse en respuesta a que la señal de control esté en un nivel eléctrico alto y encenderse en respuesta a que la señal de control esté en un nivel eléctrico bajo. En dicha realización, cuando el puerto está acoplado al aparato de detección, la compuerta del MOSFET de canal P recibe una señal de control con un nivel eléctrico alto para apagar el MOSFET de canal P, permitiendo así que la energía procedente del aparato de detección se transmita a la unidad de detección de señales. Cuando el puerto está acoplado a una fuente de alimentación auxiliar externa, la compuerta del MOSFET de canal P recibe una señal de control en un nivel eléctrico bajo para encender el MOSFET de canal P, permitiendo así que la energía procedente de la fuente de alimentación auxiliar externa se transmita a la unidad de gestión de alimentación.

[0013] Enalgunas realizaciones, la compuerta está acoplada a una unidad de extracción de energía por autoinducción y está configurada para recibir la señal de control procedente de dicha unidad, en donde la señal de control se encuentra en un nivel eléctrico alto cuando la unidad de extracción de energía por autoinducción está en funcionamiento y en un nivel eléctrico bajo cuando la unidad de extracción de energía por inducción no está en funcionamiento. En dicha realización, cuando el puerto está acoplado a una fuente de alimentación auxiliar externa, la unidad de extracción de energía por autoinducción no está en funcionamiento, y la compuerta del MOSFET de canal P recibe una señal de control en un nivel eléctrico bajo para encenderse, permitiendo así que la energía eléctrica procedente de la fuente de alimentación auxiliar externa se transmita a la unidad de gestión de alimentación. Cuando la unidad de extracción de energía por autoinducción está en funcionamiento, es decir, cuando el dispositivo sensor externo obtiene energía eléctrica procedente de dicha unidad, el puerto está acoplado al aparato de detección y realiza la medición, y la compuerta del MOSFET del canal P recibe una señal de control en un nivel eléctrico alto para apagarse, permitiendo así que la señal de detección procedente del aparato de detección se transmita a la unidad de detección de señales.

[0015] En algunas realizaciones, la compuerta está acoplada a una unidad de control y configurada para recibir la señal de control procedente de la unidad de control, en donde la unidad de control está configurada para detectar la tensión del puerto y enviar una señal de control en un nivel eléctrico bajo a la compuerta cuando se determina que la tensión del puerto es superior a un umbral predeterminado, y enviar una señal de control en un nivel eléctrico alto a la compuerta cuando se determina que la tensión del puerto es inferior a un umbral predeterminado. En dichas realizaciones, la unidad de control puede detectar la tensión en el puerto y, en el caso de que la tensión en el puerto sea mayor que un umbral predeterminado, se determina que el puerto está acoplado a una fuente de alimentación auxiliar externa y se transmite una señal de control en un nivel eléctrico bajo a la compuerta para encender el MOSFET de canal P, permitiendo así que la energía eléctrica procedente de la fuente de alimentación auxiliar externa se transmita a la unidad de gestión de alimentación. En el caso de que la tensión en el puerto sea menor que el umbral predeterminado, la unidad de control puede determinar que el puerto está acoplado al aparato de detección y transmitir una señal de control en un nivel electrónico alto a la compuerta para desactivar el MOSFET de canal P, permitiendo así que la señal de detección procedente del aparato de detección se transmita a la unidad de detección de señales.

[0017] En algunas realizaciones, la unidad de extracción de energía por autoinducción está además acoplada a la unidad de gestión de alimentación y configurada para generar energía eléctrica interna para su transmisión a la unidad de gestión de alimentación. En dicha realización, cuando el puerto del dispositivo de detección no está acoplado a una fuente de alimentación auxiliar externa, la fuente de alimentación puede alcanzarse mediante una unidad de extracción de energía por autoinducción.

[0019] En algunas realizaciones, la unidad de gestión de alimentación comprende: un aparato de conversión de energía eléctrica acoplado a la unidad de extracción de energía por autoinducción y configurado para convertir la energía eléctrica generada por la unidad de extracción de energía por autoinducción en energía eléctrica de alimentación del dispositivo de detección tras rectificar y regular la tensión. En dicha realización, la energía eléctrica externa o la energía eléctrica interna obtenida por la unidad de gestión de alimentación puede no tener un valor de tensión adecuado para los componentes internos del dispositivo sensor o puede no ser lo suficientemente estable. Al proporcionar el dispositivo de conversión de energía eléctrica para rectificar, estabilizar y convertir la energía eléctrica obtenida, se puede obtener una energía eléctrica adecuada para el dispositivo sensor.

[0021] En algunas realizaciones, el aparato de conversión de energía eléctrica comprende un aparato de protección contra polaridad inversa. En dichas realizaciones, cuando el puerto está acoplado a una fuente de alimentación auxiliar externa, la energía eléctrica procedente de dicha fuente se transmite a la unidad de gestión de alimentación y al aparato de conversión de energía eléctrica. La dirección de la energía eléctrica en este momento es opuesta a la dirección de la energía eléctrica cuando el dispositivo de conversión de energía eléctrica está en funcionamiento, lo que puede causar daños en dicho dispositivo de conversión de energía eléctrica. Por tanto, al proporcionar medios de protección contra polaridad inversa, es posible evitar que el puerto resulte dañado cuando está acoplado a una fuente de alimentación auxiliar externa.

[0023] En algunas realizaciones, la unidad de detección de señal comprende: un aparato de filtrado configurado para filtrar una señal de detección, y un aparato de búfer diseñado para suprimir una señal de detección por debajo del umbral de tensión predeterminado o un umbral de corriente predeterminado. En tales realizaciones, la interferencia en la señal de detección puede suprimirse o eliminarse mediante el filtrado; mediante el dispositivo de búfer, es posible evitar una tensión o corriente excesiva de la energía eléctrica recibida, mejorando así la precisión del sensor.

[0025] En algunas realizaciones, la unidad de detección de señales comprende un aparato divisor de tensión y un extremo de salida, y el puerto comprende un primer terminal y un segundo terminal, en donde el primer extremo del aparato divisor de tensión está acoplado a la unidad de gestión de alimentación, y un segundo extremo está acoplado al primer terminal y al extremo de salida, y el segundo terminal está conectado a tierra.

[0027] En algunas realizaciones, el aparato de detección comprende un termistor, y en donde, cuando el puerto está acoplado al aparato de detección, un segundo extremo del aparato divisor de tensión está acoplado al termistor, de modo que se forma en dicho segundo extremo una señal de detección de tensión que indica una temperatura detectada por el aparato de detección. En dicha realización, el aparato de detección, por norma general, comprende un termistor variable, y cuando el primer y el segundo terminal del puerto están acoplados al aparato de detección, el termistor del aparato de detección se conecta en serie al aparato divisor de tensión entre la unidad de gestión de alimentación y la toma a tierra, y el aparato de detección divide la energía eléctrica suministrada por la unidad de gestión de alimentación, generando así una señal de detección y transmitiendo dicha señal de detección a través del extremo de salida a la unidad de control para la medición de la temperatura.

[0028] En algunas realizaciones, el dispositivo sensor comprende un conjunto de unidades de detección de señales, un conjunto de unidades de conexión de la fuente de alimentación auxiliar externa y un conjunto de puertos, en donde un primer puerto en el conjunto de puertos está acoplado al aparato de detección y un segundo puerto en el conjunto de puertos está acoplado a la fuente de alimentación auxiliar externa. En dichas realizaciones, el dispositivo sensor incluye una pluralidad de puertos, y cada puerto es capaz de multiplexarse para acoplarse selectivamente a la fuente de alimentación auxiliar externa o al aparato de detección. Cuando un puerto está acoplado a la fuente de alimentación auxiliar externa, los componentes del dispositivo sensor pueden alimentarse mediante energía eléctrica externa procedente de dicha fuente, de modo que el aparato de detección acoplado en el otro puerto pueda realizar la medición. De ese modo, se aumenta la flexibilidad de uso del dispositivo sensor.

[0029] La detección de señales (la unidad de detección de señales puede detectar una tensión o una señal de detección de corriente).

[0030] Una realización según un según aspecto de la presente divulgación proporciona un dispositivo eléctrico. El dispositivo eléctrico comprende un dispositivo sensor según el primer aspecto de la presente divulgación. El dispositivo eléctrico puede ser, por ejemplo, un interruptor automático, un cuadro de conmutación, etc. El dispositivo sensor puede utilizarse para detectar partes con aumento de temperatura en el dispositivo eléctrico, tales como puntos de conexión de barras de cobre, puntos de conexión de cables, etc. El dispositivo eléctrico puede ser, en particular, una barra de cobre o una unión de cable. Aquí, el dispositivo sensor puede ser un sensor inalámbrico, que puede transmitir de forma inalámbrica los parámetros de funcionamiento del dispositivo de alta tensión al personal de funcionamiento y mantenimiento.

[0031] Debe entenderse que la descripción del sumario no pretende limitar las características clave o esenciales de las realizaciones de la divulgación, ni pretende limitar el alcance de la misma. Otras características de la presente divulgación resultarán evidentes a partir de la siguiente descripción.

[0032] Breve descripción de los dibujos

[0033] Mediante la siguiente descripción detallada, con referencia a los dibujos adjuntos, los anteriores y otros objetivos, características y ventajas de las realizaciones de ejemplo de la presente divulgación resultarán más evidentes. En los dibujos de la presente divulgación, los mismos números de referencia suelen referirse a los mismos o similares componentes.

[0034] La Fig.1 muestra un diagrama de un dispositivo sensor según una realización de la presente divulgación;

[0035] Las Fig.2A-2B muestran diagramas de circuitos de multiplexación de puertos según diferentes realizaciones de la presente divulgación;

[0036] Las Fig.3A-3B muestran diagramas de dispositivos sensores cuando distintos dispositivos están acoplados, según algunas realizaciones de la presente divulgación; y

[0037] las Fig.4A-4B muestran diagramas de dispositivos sensores cuando distintos dispositivos están acoplados según otras realizaciones de la presente divulgación.

[0038] Descripción detallada de las realizaciones

[0039] A continuación, se describirán diversas realizaciones con referencia a los dibujos, en donde números de referencia similares se utilizan para referirse a elementos similares. En la siguiente descripción, con fines explicativos, se exponen diversos detalles específicos con el fin de facilitar una comprensión exhaustiva de una o más realizaciones. Sin embargo, puede resultar evidente en algunos o en todos los casos, que cualquiera de las realizaciones descritas a continuación puede llevarse a cabo sin adoptar los detalles de diseño específicos descritos. En otros casos, estructuras y dispositivos bien conocidos se muestran en forma de diagramas de bloques con el fin de facilitar la descripción de una o más realizaciones. A continuación, se presenta un sumario simplificado de una o más de las realizaciones con el fin de proporcionar una comprensión básica de dichas realizaciones. Este sumario no constituye una descripción exhaustiva de todas las realizaciones previstas, ni pretende identificar los elementos clave o esenciales de todas las realizaciones, ni pretende definir el alcance de ninguna o de todas las realizaciones.

[0040] Referencias a "una realización" o "una realización" en el marco de la descripción tienen por objeto indicar que una configuración, estructura o característica particular descrita en relación con una realización está incluida en al menos una realización. Por tanto, expresiones como "en una realización" o "en una de las realizaciones" que pueden aparecer en uno o más puntos de la presente descripción, no se refieren necesariamente a la misma realización. Además, en una o más realizaciones, configuraciones específicas pueden combinarse de cualquier manera adecuada.

[0042] A menos que se indique lo contrario, cuando se hace referencia a dos elementos conectados entre sí, significa una conexión directa sin elementos intermediarios distintos de conductores; cuando se hace referencia a dos elementos acoplados entre sí, significa que dos elementos pueden estar conectados o estar acoplados a través de uno o más elementos adicionales.

[0044] En la siguiente divulgación, salvo que se indique lo contrario, cuando se hace referencia a calificativos de posición absoluta tales como "frontal", "posterior", "superior", "inferior", "izquierdo", "derecho", etc., o a calificativos de posición relativa tales como "encima", "debajo", "más alto", "más bajo", etc., o a calificativos de dirección tales como "horizontal", "longitudinal", dichos términos se refieren a las direcciones indicadas en las figuras. A menos que se indique lo contrario, las expresiones "aproximadamente", "aproximado", "básico", y "alrededor de" significan dentro de un margen del 10 %, preferentemente dentro de un margen del 5 %.

[0046] La estructura y el principio de un dispositivo sensor según una realización de la presente divulgación se describirán en detalle con referencia a las Fig.1 a 4B.

[0048] La Fig.1 muestra un diagrama de un dispositivo sensor 10 según una realización de la presente divulgación. Como se muestra en la Fig.1, el dispositivo sensor 10 incluye una unidad de gestión de alimentación 100, tres circuitos de multiplexación de puertos, un circuito de extracción de energía por autoinducción 500 y una unidad de control 600. La unidad de gestión de alimentación 100 puede recibir selectivamente energía eléctrica interna del circuito de extracción de energía por autoinducción 500 o recibir energía eléctrica externa mediante el uso del circuito de multiplexación de puertos. Posteriormente, la unidad de gestión de alimentación 100 procesa la energía eléctrica recibida y utiliza la energía eléctrica procesada para suministrar alimentación al circuito interno. La unidad de gestión de alimentación 100 puede estar acoplada a un circuito interno o a un dispositivo del dispositivo sensor 10, por ejemplo, para transmitir la energía eléctrica procesada recibida a diversos medios. Debe entenderse que el circuito de complexación de puertos mostrado en la Fig. 1 es solo un ejemplo. El dispositivo sensor 10 puede presentar un circuito de complexación de puertos y otros circuitos utilizados únicamente para la detección de señales. La divulgación no pretende ser limitativa.

[0050] Por ejemplo, el circuito de extracción de energía por autoinducción 500 puede generar energía eléctrica mediante el uso del campo magnético generado por el conductor de alimentación del equipo eléctrico en el que se encuentra el dispositivo sensor 10, en función de la corriente, o también puede ser cualquier circuito capaz de generar energía eléctrica a partir de energía externa. La divulgación no pretende ser limitativa. La unidad de control 600 puede ser, por ejemplo, una unidad de microcontrolador (MCU) en el dispositivo sensor 10. La unidad de control 600 está acoplada a la unidad de gestión de alimentación 100 y obtiene energía eléctrica de la unidad de gestión de alimentación 100. La unidad de control 600 puede recibir diversas señales de detección del dispositivo sensor 10, y enviar señales de control a los medios controlados en el dispositivo sensor 10.

[0052] Un primer circuito de multiplexación de puertos comprende un puerto 200-1, una unidad de detección de señales 300-1 y una unidad de conexión de la fuente de alimentación auxiliar externa 400-1 conectadas en paralelo entre la unidad de gestión de alimentación 100 y el puerto 200-1. En consecuencia, un segundo circuito de multiplexación de puertos comprende un puerto 200-2, una unidad de detección de señales 300-2 y una unidad de conexión de la fuente de alimentación auxiliar externa 400-2 conectadas en paralelo entre la unidad de gestión de alimentación 100 y el puerto 200-2. Un tercer circuito de multiplexación de puertos incluye un puerto 200-3 (denominado en conjunto como un puerto 200 con puertos 200-1 y 200-2), una unidad de detección de señales 300-3 (denominada en conjunto como una unidad de detección de señales 300 junto con las unidades de detección de señales 300-1 y 300-2) y la unidad de conexión de la fuente de alimentación auxiliar externa 400-3 conectadas en paralelo entre la unidad de gestión de alimentación 100 y el puerto 200-3. La unidad de detección de señales 300 puede generar una señal de detección cuando el puerto 200 está acoplado a un aparato de detección. Cuando el puerto 200 está acoplado a una fuente de alimentación auxiliar externa, si la unidad de conexión de la fuente de alimentación auxiliar externa 400 recibe la energía eléctrica externa del puerto 200, dicha unidad de conexión de la fuente de alimentación auxiliar externa 400 conlleva a que la energía eléctrica recibida se transmita a la unidad de gestión de alimentación 100. La estructura específica del circuito de multiplexación de puertos se describirá en detalle con referencia a las Fig.2A-2B.

[0054] La Fig. 2A muestra un diagrama de un circuito de multiplexación de puertos según varias realizaciones de la presente divulgación. Como se muestra en la Fig.2A, la unidad de gestión de alimentación 100 incluye un aparato de conversión de energía eléctrica 110. El aparato de conversión de energía eléctrica 110 está acoplado a la unidad de extracción de energía por autoinducción 500 y configurado para convertir la energía eléctrica generada por la unidad de extracción de energía por autoinducción 500 en energía eléctrica de la fuente de alimentación del dispositivo sensor 10 tras rectificar y regular la tensión. El aparato de conversión de energía eléctrica 110 puede ser, por ejemplo, un regulador de baja caída (LDO). La unidad de detección de señales 300 incluye un aparato divisor de tensión 310 acoplado entre la unidad de gestión de alimentación 100 y el puerto 200, y un extremo de salida 320 para la salida de una señal. Cuando el dispositivo sensor 10 está instalado en un dispositivo eléctrico para su funcionamiento, por ejemplo, el puerto 200 está acoplado al aparato de detección 20 (no mostrado aquí). En este momento, el aparato de conversión de energía eléctrica 110 puede convertir la energía eléctrica generada por la unidad de extracción de energía por autoinducción 500 en energía eléctrica de la fuente de alimentación y transmitirla a la unidad de detección de señales 300. El aparato divisor de tensión 310 y el aparato de detección 20 acoplado al puerto 200 dividen la energía eléctrica procedente del aparato de conversión de energía eléctrica 110 y forman una señal de detección de tensión en el segundo extremo del aparato divisor de tensión 310 acoplado al puerto 200. Además, un dispositivo de filtrado 330 y un aparato de búfer 340 están conectados en serie entre el segundo extremo del aparato divisor de tensión 310 y el extremo de salida 320. El aparato de filtrado 330 filtra la señal de detección para suprimir o eliminar interferencias en la señal. El aparato de búfer 340 suprime la señal de detección cuando se encuentra por debajo de un umbral de tensión predeterminado o un umbral de corriente predeterminado, con el fin de evitar que la unidad de control 600 se dañe como consecuencia de una tensión o corriente excesiva de la señal de detección.

[0056] En la realización mostrada en la Fig. 2A, la unidad de conexión de la fuente de alimentación auxiliar externa 400 incluye un aparato de conducción unidireccional 410. El extremo de entrada del aparato de conducción unidireccional 410 está acoplado al puerto 200, y el extremo de salida está acoplado a la unidad de gestión de alimentación 100. El aparato de conducción unidireccional 410 conduce cuando su entrada recibe energía eléctrica externa procedente del puerto 200. En este momento, la unidad de detección de señales 300 se acorta, por lo que la energía eléctrica externa se transmite directamente a la unidad de gestión de alimentación 100. Cuando la energía eléctrica se transmite desde el puerto 200 a la unidad de gestión de alimentación 100, la dirección de la corriente es opuesta a la de la energía eléctrica convertida por el aparato de conversión de energía eléctrica 110. Con el fin de evitar daños en el aparato de conversión de energía eléctrica 110, el aparato de conversión de energía eléctrica 110 incluye un aparato de protección contra polaridad inversa. En diversas realizaciones, el aparato de conducción unidireccional 410 puede ser, por ejemplo, un diodo o un triodo con un controlador correspondiente.

[0057] La Fig. 2B muestra un diagrama de un circuito de multiplexación de puertos según varias realizaciones de la presente divulgación. A diferencia del circuito mostrado en la Fig. 2A, la unidad de conexión de la fuente de alimentación auxiliar externa 400 del circuito de multiplexación de puertos mostrado en la Fig.2B incluye un aparato de conmutación 420. Un primer extremo del aparato de conmutación 420 está acoplado al puerto 200 y un segundo extremo está acoplado a la unidad de gestión de alimentación 100. Cuando el puerto 200 está acoplado a la fuente de alimentación auxiliar externa 20, el aparato de conmutación 420 se cierra, por lo que la energía eléctrica externa se transmite a la unidad de gestión de alimentación 100.

[0059] La Fig. 3A muestra un diagrama de un dispositivo sensor 10 cuando está acoplado a un aparato de detección 20 según algunas realizaciones de la presente divulgación. Como se muestra en la Fig. 3A, el dispositivo sensor 10 incluye una unidad de gestión de alimentación 100, un circuito de multiplexación de puertos de tres vías, un circuito de extracción de energía por autoinducción 500 y una unidad de control 600. El primer circuito de multiplexación de puertos incluye el puerto 200-1, una unidad de detección de señales 300-1 y un diodo D-1 como una unidad de conexión de la fuente de alimentación auxiliar externa 400-1. En consecuencia, el segundo circuito de multiplexación de puertos incluye el puerto 200-2, la unidad de detección de señales 300-2 y el diodo D-2 como unidad de conexión de la fuente de alimentación auxiliar externa 400-2. El tercer circuito de multiplexación de puertos incluye el puerto 200-3, unidad de detección de señales 300-3 y diodo D-3 como una unidad de conexión de la fuente de alimentación auxiliar externa 400-3. El puerto 200-1 incluye un primer terminal 210-1, y un segundo terminal 220-1; el puerto 200-2 incluye un primer terminal 210-2 y un segundo terminal 220-2; el puerto 200-3 incluye un primer terminal 210-3 y un segundo terminal 220-3.

[0061] Específicamente, la unidad de detección de señales 300-1 incluye una resistencia R1-1, un condensador C-1, una resistencia R2-1 y un extremo de salida 320-1. El primer extremo de la resistencia R1-1 está acoplado a la unidad de gestión de alimentación 100 y al primer extremo del diodo D-1. El segundo extremo de la resistencia R1-1 está acoplado al primer extremo de la resistencia R2-1, al primer extremo del condensador C-1, al segundo extremo del diodo D-1 y al primer terminal 210-1 del puerto 200-1. El segundo extremo del primer extremo de la resistencia R2-1 está acoplado al extremo de salida 320-1 de la unidad de detección de señales 300-1. Aquí, la resistencia R1-1 se utiliza como aparato divisor de tensión. El condensador C-1 y la resistencia R2-1 juntos forman un filtro antialising. Además, la resistencia R2-1 también actúa como aparato de búfer por separado.

[0063] De manera similar, la unidad de detección de señales 300-2 incluye una resistencia R1-2, un condensador C-2, una resistencia R2-2 y un extremo de salida 320-2 con el mismo modo de conexión y función que los dispositivos correspondientes en la unidad de detección de señales 300-1. La unidad de detección de señales 300-3 también incluye una resistencia R1-3, un condensador C-3, una resistencia R2-3 y un extremo de salida 320-3 con el mismo modo de conexión y función que los dispositivos correspondientes a la unidad de detección de señales 300-1.

[0064] En la realización mostrada en la Fig.3A, el puerto 200-3 está acoplado al aparato de detección 20. El aparato de detección 20 es, por ejemplo, un sensor de temperatura e incluye un termistor de coeficiente de temperatura negativo (NTC). En este momento, el primer extremo del termistor NTC está acoplado al primer terminal 210-3 del puerto 200-3 y al segundo extremo de la resistencia R1-3. Mientras tanto, el segundo extremo del termistor NTC está acoplado al segundo terminal 220-3 del puerto 200-3 y conectado a tierra. En esta realización, la unidad de gestión de alimentación 100 obtiene energía eléctrica de la unidad de extracción de energía por autoinducción 500. La tensión en el cátodo del diodo D-3 es mayor que la tensión en el ánodo del diodo D-3, por lo que el diodo D-3 se desactiva. Por lo tanto, la resistencia R1-3 y el termistor NTC están conectados en serie entre la unidad de gestión de alimentación 100 y la toma a tierra, y dividen la energía eléctrica aplicada al primer extremo de la resistencia R1-3 desde la unidad de gestión de alimentación 100, formando así una señal de detección con una tensión correspondiente en el segundo extremo de la resistencia R1-3. La señal de detección alcanza el extremo de salida 320-3 de la unidad de detección de señales 300-3 a través de filtrado y búfer para transmitirse posteriormente a la unidad de control 600 para su procesamiento.

[0066] La Fig. 3B muestra un diagrama del dispositivo sensor 10 cuando se acopla a la fuente de alimentación auxiliar externa 30 según algunas realizaciones de la presente divulgación. En las realizaciones mostradas en la Fig.3B, la estructura del dispositivo sensor 10 es la misma que la del dispositivo sensor 10 en la Fig.3A, y la estructura no se describirá a efectos de brevedad. Como se muestra en la Fig.3B, el puerto 200-3 está acoplado a la fuente de alimentación auxiliar externa 30. La fuente de alimentación auxiliar externa 30 incluye, por ejemplo, una fuente de alimentación de tensión variable (VAPS). En este momento, el ánodo de la fuente de alimentación auxiliar externa 30 está acoplado al primer terminal 210-3 del puerto 200-3 y al segundo terminal de la resistencia R1-3. Mientras tanto, el cátodo de la fuente de alimentación auxiliar externa 30 está acoplado al segundo terminal 220-3 del puerto 200-3 y conectado a tierra. En esta realización, la unidad de gestión de alimentación 100 no obtiene energía de la unidad de extracción de energía por autoinducción 500 y, por tanto, no suministra energía a la unidad de detección de señales 300-3. En este momento, la tensión en el ánodo del diodo D-3 es superior a la tensión en el cátodo del diodo D-3, por lo que el diodo D-3 se activa. Por tanto, la energía eléctrica procedente de la fuente de alimentación auxiliar externa 30 se transmite directamente a la unidad de gestión de alimentación 100 desde el puerto 200-3, y así la energía se suministra desde la unidad de gestión de alimentación 100 a otros interiores.

[0068] La Fig.4A muestra un diagrama de un dispositivo sensor 10 cuando se acopla a un aparato de detección 20 según otras realizaciones de la presente divulgación. En la realización mostrada en la Fig. 4A, la unidad de gestión de alimentación 100, el puerto 200, la unidad de detección de señales 300, la unidad de extracción de energía por autoinducción 500 y la unidad de control del dispositivo sensor 10 son los mismos que los del dispositivo sensor 10 de la Fig.3A, y las estructuras no se describen a efectos de brevedad. A diferencia de lo mostrado en la Figura 3A, la unidad de conexión de suministro de energía auxiliar externa 400 de cada circuito de multiplexación de puertos comprende MOSFET de canal P M-1, M-2 y M-3 (denominados colectivamente como MOSFET de canal P M). Como se muestra en la Fig.4A, la compuerta del MOSFET de canal P M está acoplada al extremo de salida de la unidad de extracción de energía por autoinducción 500, y el drenador está acoplado el primer terminal 210 del puerto 200, y la fuente está acoplada a la unidad de gestión de alimentación.

[0070] En esta realización, la energía procedente de la unidad de extracción de energía por autoinducción 500 se transmite a la unidad de gestión de alimentación 100 y también a la compuerta del MOSFET de canal P M. En este momento, la compuerta recibe una señal de control a nivel eléctrico alto y desactiva el drenador y la fuente del MOSFET de canal P M. Así, la resistencia R1-3 y el termistor NTC están conectados en serie entre la unidad de gestión de alimentación 100 y tierra, y dividen la energía eléctrica aplicada en el primer extremo de la resistencia R1-3 desde la unidad de gestión de alimentación 100, formando así una señal de detección con una tensión correspondiente en el segundo extremo de la resistencia R1-3. La señal de detección alcanza el extremo de salida 320-3 de la unidad de detección de señales 300-3 a través del filtrado y el búfer para transmitirse a la unidad de control 600 para su procesamiento.

[0072] La Fig.4B muestra un diagrama del dispositivo sensor 10 cuando está acoplado a la fuente de alimentación auxiliar externa 30 según otras realizaciones de la presente divulgación. En las realizaciones mostradas en la Fig. 4B, la estructura del dispositivo sensor 10 es la misma que la del dispositivo sensor 10 en la Fig. 4A, y la estructura no se describirá a efectos de brevedad. Como se muestra en la Fig.4B, el puerto 200-3 está acoplado a la fuente de alimentación auxiliar externa 30. En este momento, el ánodo de la fuente de alimentación auxiliar externa 30 está acoplado al primer terminal 210-3 del puerto 200-3 y al segundo terminal de la resistencia R1-3. Mientras tanto, el cátodo de la fuente de alimentación auxiliar externa 30 está acoplado al segundo terminal 220-3 del puerto 200-3 y conectado a tierra. En esta realización, la unidad de gestión de alimentación 100 no obtiene energía de la unidad de extracción de energía por autoinducción 500 y, por tanto, no suministra energía a la unidad de detección de señales 300-3. Mientras tanto, la compuerta del MOSFET de canal P M-3 se encuentra a nivel eléctrico bajo, lo que hace que el MOSFET de canal P M-3 sea conductor. Por tanto, la energía eléctrica procedente de la fuente de alimentación auxiliar externa 30 se transmite directamente a la unidad de gestión de alimentación 100 desde el puerto 200-3, y así la energía se suministra desde la unidad de gestión de alimentación 100 a otros interiores.

[0073] Debe entenderse que el aparato de detección 20 para la detección de temperatura es solo un ejemplo, y que el dispositivo sensor 10 también puede estar acoplado a un aparato de detección pasivo para medir otras magnitudes físicas, y que dispone de una unidad de detección de señales correspondiente al aparato de detección pasivo. En algunas realizaciones, un dispositivo sensor puede estar acoplado a un aparato de detección de tensión y/o a un aparato de detección de corriente, por ejemplo, para detectar una tensión o una corriente en un dispositivo eléctrico.

[0074] En algunas realizaciones, la compuerta del MOSFET de canal P M también puede estar acoplada a y recibir señales de control de la unidad de control 600. La unidad de control 600 puede detectar la tensión en el puerto 200 y enviar una señal de control a nivel eléctrico bajo a la compuerta cuando se determina que la tensión del puerto es mayor que un umbral predeterminado, y enviar una señal de control a nivel eléctrico alto a la compuerta cuando se determina que la tensión del puerto es menor que un umbral predeterminado.

[0076] Sin perjuicio de los principios básicos, los detalles y las realizaciones pueden variar, incluso de manera significativa, con respecto a lo descrito a modo de ejemplo únicamente, sin apartarse del alcance de protección. Las diversas realizaciones descritas anteriormente pueden combinarse para proporcionar realizaciones adicionales. Estos y otros cambios en las realizaciones pueden realizarse a la luz de la descripción detallada anterior. En general, en las reivindicaciones siguientes, los términos utilizados no deben interpretarse como limitativos de las reivindicaciones a las realizaciones específicas divulgadas en la memoria descriptiva y las reivindicaciones, sino que deben interpretarse como que incluyen todas las posibles realizaciones y el alcance completo de equivalentes a los que dichas reivindicaciones tienen derecho. Por lo tanto, las reivindicaciones no están limitadas por la divulgación.

Claims (15)

1. REIVINDICACIONES

1.Un dispositivo sensor (10) para su uso en un grupo de dispositivos eléctricos, el grupo comprende: interruptor automático, armario de conmutación, puntos de conexión de barras de cobre, puntos de conexión de cables, barra de cobre, unión de cables;

y el dispositivo sensor (10) comprende:

una unidad de gestión de alimentación (100) configurada para recibir selectivamente energía eléctrica interna o externa y suministrar alimentación a un circuito interno;

un puerto (200) adaptado para acoplarse a un aparato de detección (20) o a una fuente de alimentación auxiliar externa (30) para proporcionar energía eléctrica externa;

una unidad de detección de señales (300) que tiene un primer extremo acoplado a la unidad de gestión de alimentación (100) y un segundo extremo acoplado al puerto (200), la unidad de detección de señales (300) configurada para generar una señal de detección cuando el puerto (200) está acoplado al aparato de detección; y una unidad de conexión de la fuente de alimentación auxiliar externa (400) que presenta un primer extremo acoplado a la unidad de gestión de alimentación (100) y un segundo extremo acoplado al puerto (200), en donde la unidad de conexión de la fuente de alimentación auxiliar externa (400) está configurada para transmitir la energía eléctrica a la unidad de gestión de alimentación (100) en respuesta a la energía eléctrica recibida del puerto (200) cuando dicho puerto (200) está acoplado a la fuente de alimentación auxiliar externa.

2.El dispositivo sensor (1) según la reivindicación 1, en donde la unidad de conexión de la fuente de alimentación auxiliar externa (400) comprende un dispositivo de conducción unidireccional (410) que tiene un extremo de entrada acoplado al puerto (200) y un extremo de salida acoplado a la unidad de gestión de alimentación (100), y en donde el dispositivo de conducción unidireccional (410) está configurado para conducir electricidad en respuesta a la recepción de energía eléctrica desde el puerto (200), de modo que la energía eléctrica externa se transmite a la unidad de gestión de alimentación (100).

3.El dispositivo sensor (1) según la reivindicación 2, en donde el aparato de conducción unidireccional (410) comprende un diodo (D), en particular, en donde el diodo (D) está configurado para limitar la señal de detección cuando el puerto (200) está acoplado al aparato de detección (20).

4.El dispositivo sensor (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la unidad de conexión de la fuente de alimentación auxiliar externa (400) comprende un dispositivo de conmutación (420) que tiene un primer extremo acoplado al puerto (200) y un segundo extremo acoplado a la unidad de gestión de alimentación (100), y en donde dicho dispositivo de conmutación (420) está configurado para conducir electricidad en respuesta al acoplamiento del puerto (200) con la fuente de alimentación auxiliar externa (20), de modo que la energía eléctrica externa se transmite a la unidad de gestión de alimentación (100).

5.El dispositivo sensor (1) según la reivindicación 4, en donde el aparato de conmutación (420) comprende: un MOSFET de canal P (M) que presenta una compuerta configurada para recibir una señal de control, un drenador acoplado al puerto (200) y una fuente acoplada a la unidad de gestión de alimentación (100), en donde el MOSFET de canal P (M) está configurado para apagarse en respuesta a que la señal de control esté en un nivel eléctrico alto y para encenderse en respuesta a que la señal de control esté en un nivel eléctrico bajo.

6.El dispositivo sensor (1) según la reivindicación 5, en donde la compuerta está acoplada a una unidad de extracción de energía por autoinducción (500) y está configurada para recibir la señal de control procedente de dicha unidad de extracción de energía por autoinducción (500), en donde la señal de control se encuentra en un nivel eléctrico alto cuando la unidad de extracción de energía por autoinducción (500) está en funcionamiento y en nivel eléctrico bajo cuando la unidad de extracción de energía por inducción (500) no está en funcionamiento.

7.El dispositivo sensor (1) según la reivindicación 5, en donde la compuerta está acoplada a una unidad de control (600) y configurada para recibir la señal de control procedente de la unidad de control (600), en donde la unidad de control (600) está configurada para detectar la tensión del puerto (200) y enviar una señal de control en un nivel eléctrico bajo a la compuerta cuando se determina que la tensión del puerto es superior a un umbral predeterminado, y enviar una señal de control en un nivel eléctrico alto a la compuerta cuando se determina que la tensión del puerto es inferior a un umbral predeterminado.

8.El dispositivo sensor (1) según la reivindicación 6, en donde la unidad de extracción de energía por autoinducción (500) está además acoplada a la unidad de gestión de alimentación (100) y configurada para generar energía eléctrica interna para su transmisión a la unidad de gestión de alimentación (100).

9.El dispositivo sensor (1) según la reivindicación 8, en donde la unidad de gestión de la fuente de alimentación (100) comprende: un aparato de conversión de energía eléctrica (110) acoplado a la unidad de extracción de energía por autoinducción (500) y configurado para convertir la energía eléctrica generada por la unidad de extracción de energía por autoinducción (500) en energía eléctrica de la fuente de alimentación del dispositivo sensor (1) tras rectificar y regular la tensión.

10.El dispositivo sensor (1) según la reivindicación 8, en donde el aparato de conversión de energía eléctrica (110) comprende un aparato de protección contra polaridad invertida.

11.El dispositivo sensor (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la unidad de detección de señales (300) comprende:

un aparato de filtrado (330) configurado para filtrar una señal de detección, y/o

un aparato de búfer (340) configurado para suprimir una señal de detección situada por debajo del umbral de tensión predeterminado o del umbral de corriente predeterminado.

12.El dispositivo sensor (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la unidad de detección de señales (300) comprende un aparato divisor de tensión (310) y un extremo de salida (320), y el puerto (200) comprende un primer terminal (210) y un segundo terminal (220), en donde el primer extremo del aparato divisor de tensión (310) está acoplado a la unidad de gestión de alimentación (100) y un segundo extremo está acoplado al primer terminal (210) y al extremo de salida (320), y el segundo terminal (220) está conectado a tierra.

13.El dispositivo sensor (1) según la reivindicación 12, en donde el aparato de detección (20) comprende un termistor, y en donde, cuando el puerto (200) está acoplado al aparato de detección (20), un segundo extremo del aparato divisor de tensión (310) está acoplado al termistor, de modo que se forma una señal de detección de tensión que indica una temperatura detectada por el aparato de detección (20) en el segundo extremo del dispositivo divisor de tensión (310).

14.El dispositivo sensor (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende un conjunto de unidades de detección de señales (300), un conjunto de unidades de conexión de la fuente de alimentación auxiliar externa (400) y un conjunto de puertos (200), en donde un primer puerto (200) en el conjunto de puertos (200) está acoplado al aparato de detección (20), y un segundo puerto (200) en el conjunto de puertos (200) está acoplado a la fuente de alimentación auxiliar externa (30).

15.Un dispositivo eléctrico que comprende el dispositivo sensor según una cualquiera de las reivindicaciones 1-14.