ITMI20070910A1 - "termostato elettronico con parametri principali impostabili rapidamente anche durante il funzionamento dell'impianto sotto controllo." - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

dell’invenzione industriale avente per titolo:

“Termostato elettronico con parametri principali impostabili rapidamente anche durante il funzionamento del'impianto sotto controllo.”

La presente invenzione concerne un termostato elettronico con parametri principali impostabili rapidamente anche durante il funzionamento delTimpianto sotto controllo.

Un’impostazione rapida e precisa di un termostato è di fondamentale importanza per ottimizzare il funzionamento delTimpianto al quale detto termostato è applicato.

Le continue interruzioni di funzionamento del termostato implicano il moltiplicarsi di situazioni transitorie di funzionamento delTimpianto che possono portare ad un guasto dello stesso termostato ed ad un conseguente guasto delTimpianto a cui il termostato è collegato.

Sono attualmente utilizzati come termostati dei sensori bimetallici adatti a misurare temperature non inferiori a 30°C. Detto sensore è tuttavia poco preciso, ha un ridotto campo di temperature di misura e, soprattutto, dopo la misura di ima temperatura non ritorna mai nell’esatta posizione di partenza.

Esso consente ima temperatura fissa di intervento, pertanto sono necessari tanti sensori bimetallici quante sono le temperature di intervento.

Inoltre il sensore bimetallico comprende una lamella di materiale metallico conduttivo che al variare della temperatura si dilata chiudendo un contatto; detta lamella è soggetta ad usura. Ad ogni predeterminata variazione di temperatura non corrisponde una medesima dilatazione della lamella, per cui i dati di temperatura non sono precisi.

Scopo della presente invenzione è quello di realizzare un termostato di semplice costruzione ma più preciso dei termostati noti ed in cui sia possibile agire su mezzi di settaggio senza dover fermare l impianto al quale è collegato e di cui deve controllare la temperatura.

In accordo con la presente invenzione tale scopo è raggiunto con un termostato elettronico comprendente un connettore dotato di mezzi per la chiusura a tenuta di un coipo esterno dotato di una cavità entro la quale è alloggiata una scheda circuitale, detto termostato comprendendo un sensore di temperatura esposto alla temperatura dell’ambiente sotto controllo e collegato a detta scheda circuitale, caratterizzato dal fatto che detto sensore di temperatura è un sensore a semiconduttore ed è alloggiato all’ interno di una cavità di ima flangia fissata al corpo esterno in modo rimovibile, la scheda circuitale è dotata di memoria ed il termostato comprende mezzi di settaggio alloggiati all’interno della cavità del corpo esterno e comprendenti almeno un tasto, detto connettore essendo collegato alla superficie laterale del corpo esterno e detta cavità del corpo esterno comunicando attraverso un’apertura posta in corrispondenza della testa di detto corpo e normalmente coperta da un coperchio rimuovibile per permettere all’operatore di raggiungere detti mezzi di settaggio.

La presenza del connettore posto lateralmente permette un facile accesso all’interno della cavità. Il connettore non deve essere rimosso essendo sufficiente la semplice rimozione del coperchio, il che non ha alcun effetto sull’azione del termostato consentendo dunque all’impianto di poter continuare a funzionare anche durante il settaggio del termostato stesso.

Queste ed altre caratteristiche della presente invenzione saranno rese maggiormente evidenti dalla seguente descrizione dettagliata di un suo esempio di realizzazione pratica illustrato a titolo non limitativo negli uniti disegni, in cui:

la figura 1 mostra ima vista frontale parzialmente sezionata assialmente del termostato secondo la presente invenzione;

la figura 2 mostra una vista in sezione secondo la linea II-II di figura 1 ; la figura 3 è una vista schematica dal basso secondo la linea III-III di figura 1 ;

la figura 4 è una vista schematica parzialmente sezionata della sola parte inferiore del termostato di figura 1 ;

la figura 5 mostra la parte principale della scheda circuitale di detto termostato;

la figura 6 mostra un circuito di alimentazione e protezione compreso in detta scheda circuitale;

la figura 7 mostra un circuito di ingresso del segnale di temperatura fornito dal sensore di temperatura.

Il termostato elettronico mostrato nelle figure 1 e 2 comprende un corpo esterno 1 in alluminio con una cavità cilindrica 60 avente una coppia di scanalature longitudinali 61 impegnabili in modo rimuovibile con le estremità di un scheda circuitale piatta estraibile 2.

Sulla superficie laterale del corpo 1 è fissato un connettore 6 munito di una copertura trasparente 30 ed una piastra rimuovibile 7 per la chiusura a tenuta della cavità 60. AH’intemo del connettore 6 sono posti led luminosi di segnalazione 10-11 capaci di emettere ima luce verde e rossa rispettivamente visibile attraverso la copertura trasparente 30. Il connettore 6 è inoltre attraversato da fili elettrici 65 per il collegamento elettrico esterno della scheda circuitale 2.

Nella parte inferiore del corpo 1 è fissata una flangia 100 in ottone dotata di una cavità 101 nella quale è disposto mediante una filettatura un sensore di temperatura a semiconduttore 103, preferibilmente un sensore a semiconduttore di tipo NTC, con relativa guarnizione 105, al di sotto della quale si trova un attacco filettato 106 per la connessione con rimpianto in temperatura da controllare. Come meglio visibile nelle figure 3 e 4, la flangia 100 è fissabile al corpo 1 mediante viti che possono essere disposte in appositi fori filettati 200. L’attacco filettato può avere diverse dimensioni per adeguarsi ai diversi impianti da controllare.

Detta flangia 100 è sganciabile dal corpo 1 ed in generale è in un materiale più resistente rispetto al corpo 1 per poter lavorare a temperature di esercizio molto elevate. Essa è inoltre sostituibile con un’altra flangia di diverso materiale variabile con la temperatura di esercizio desiderata.

La scheda circuitale 2 supporta mezzi di settaggio 4 comprendenti tasti di settaggio 12-13, un led luminoso di segnalazione 16 emittente luce di colore verde, un led luminoso di segnalazione 11 emittente luce di colore rosso ed ima porta seriale 14 dotata di piedini di connessione 15 per il collegamento tramite i fili 65 con un personal computer esterno o altri mezzi per l’immissione/raccolta di dati.

Detti tasti 12-13 sono raggiungibili dall’operatore attraverso una apertura filettata 73 posta in corrispondenza della testa del corpo 1 e normalmente chiusa da un coperchio rimuovibile filettato 74.

Da un punto di vista circuitale, detta scheda 2 comprende un circuito principale 17 (figura 5), un circuito di alimentazione e protezione 18 (figura 6) ed un circuito di ingresso 19 per la lettura del segnale proveniente dal sensore di temperatura 103 (figura 5).

Il circuito principale 17 comprende interruttori 20-21 comandati rispettivamente dai tasti di settaggio 12-13, un microprocessore 33 con memoria interna E PROM e condensatore di retroazione 32, un transistore di commutazione 34, un transistor di potenza 35, i led 11 e 16, varie resistenze 22, condensatori di stabilizzazione 31, un diodo zener 60, collegamenti a massa, un ingresso 36 ed un’uscita 37.

Il circuito di alimentazione e protezione 18 comprende una coppia di morsetti di ingresso 45-46, diodi 42-43 di protezione contro le inversioni di tensione, una resistenza variabile 41, un convertitore-stabilizzatore di tensione 40, resistenze 38, condensatori 44 e vari collegamenti a massa.

Infine il circuito di ingresso 19 comprende morsetti di ingresso SI e S2 che sono collegati al componente a semiconduttore NTC del sensore di temperatura 103. Il circuito di ingresso 19 comprende un filtro 50, costituito da una resistenza 48 ed un condensatore 49; il condensatore 50 è accoppiato fra una tensione di alimentazione Vdd e massa GND ed ha i terminali connessi ai morsetti SI e S2 e la tensione di alimentazione Vdd alimenta il componente resistivo del sensore di temperatura. Il circuito di ingresso 19 comprende un circuito di protezione da sovratensioni 51 comprendente due diodi e collegato ad un’uscita 52 a sua volta collegata all’ingresso 36 della parte circuitale 17 di figura 5.

Il settaggio manuale del termostato è piuttosto semplice.

Il led 10 di colore verde è associato al circuito di alimentazione elettrica del termostato (non mostrato nelle figure 3-5) con il compito di segnalare la presenza dell’ alimentazione stessa.

Si consideri il termostato montato sull’impianto o macchina sotto controllo con la temperatura di intervento (ad esempio 60°C) portata al valore desiderato a regime. Tale temperatura è rilevata dal sensore a semiconduttore NTC 103; infatti, al variare della temperatura si ha una variazione del valore del componente resistivo del sensore 103. Detta variazione del componente resistivo a sua volta si traduce in un segnale elettrico di ampiezza corrispondente alla temperatura rilevata presente all’uscita 52 del circuito di ingresso 19 di figura 7 ed all’ingresso 36 del microprocessore 33 della parte circuitale 17 di figura 5.

Per accedere ai tasti di settaggio 12-13 è sufficiente rimuovere il coperchio 74. Non è necessario fermare l’impianto o la macchina in temperatura sotto controllo. La presenza dell’ alimentazione nel termostato è segnalata dall’accensione del led verde 10 sul connettore 6.

Tenendo premuto il tasto 12 per almeno tre secondi il valore di temperatura all’ingresso 36 viene acquisito come valore di intervento dalla memoria del microprocessore 33, con conseguente segnalazione luminosa di conferma del led verde 16.

Ogni acquisizione di un nuovo valore di intervento imposta automaticamente anche la soglia di ripristino (isteresi) secondo un valore di isteresi minimo.

Per impostare una diversa soglia di ripristino occorre portare l’impianto alla temperatura di ripristino desiderata e poi tenere premuto per almeno tre secondi il tasto bianco 13. Anche in questo caso si illumina il led verde 16 per confermare l’acquisizione del valore di ripristino da parte del microprocessore 33 e relativa memoria.

Impostato il termostato, si può coprire nuovamente l’apertura 73 con il coperchio 74.

Durante il funzionamento il led luminoso rosso 41, posto sul connettore 6, si accende per indicare il raggiungimento del valore di commutazione impostato. A loro volta i transistori 34 e 35 sono commutati dal microprocessore 33 in saturazione o in interdizione per segnalare elettricamente all’esterno, tramite i fili 65, lo stato di intervento o riarmo del termostato.

Qualora fosse necessario programmare nuovamente lo strumento non è necessario far altro che ripetere la suddetta procedura con valori di temperatura differenti.

Prima dell’acquisizione di un nuovo valore (intervento o ripristino) viene effettuato un test sulla memoria E<2>PROM. Questa verifica è segnalata da una serie di lampeggi in rapida successione del led verde 16 prima del segnale visivo di acquisizione del dato.

Oltre ad una notevole rapidità di taratura, detto termostato è molto flessibile in quanto esiste la possibilità, premendo contemporaneamente i tasti 12-13 per alcuni secondi, di trasformare un modalità di funzionamento con contatto “normalmente aperto” (ossia con uscita 37 di figura 5 normalmente priva di segnale) in una modalità di funzionamento con contatto “normalmente chiuso” (ossia con uscita 37 normalmente con segnale). In pratica si hanno due termostati in uno.

Più precisamente, il sensore NTC 103 rileva la temperatura di funzionamento dell’ impianto da controllare. Al variare della temperatura il valore resistivo del sensore varia creando una variazione di tensione sull’uscita 52 di figura 7 e l’ingresso 36 di figura 5 e l’applicazione di un segnale di temperatura al microprocessore 33. Quest’ultimo comanda allora l’interdizione del transistore 34, che a sua volta porta in interdizione il transistore di potenza 35. Il led rosso 11 si illumina comandato dal diodo 41.

La scheda 2 è inoltre dotata di un circuito di protezione 18 per eventuali corto circuiti e collegamenti elettrici errati.

Un comportamento inverso, con saturazione dei transistori 34 e 35 e spegnimento del led rosso 11, è determinato dal ritorno della temperatura sotto la soglia di ripristino.

Infine i tasti di settaggio 12-13 possono essere utilizzati per introdurre codici per il blocco/sblocco della programmazione. L’operatore può eseguire operazioni di settaggio solo se conosce la combinazione di tasti 12-13 impostata (ad esempio si preme due volte il tasto 12, una volta il tasto 13 e tre volte ancora il tasto 12). Tale codice è gestito da un software integrato nella scheda circuitale 2.

Il termostato secondo la presente invenzione permette di lavorare con la massima sicurezza, di settare rapidamente i parametri fondamentali di funzionamento e di evitare frequenti interventi di manutenzione.

E’ possibile ottenere una rapida programmazione del termostato senza dover togliere l’alimentazione e senza l’utilizzo di attrezzi specifici ma solo con una minima pressione sui tasti da parte dell’operatore. Inoltre il termostato consente di effettuare la taratura a bordo impianto e e non in laboratorio; in tal modo è possibile modificare velocemente i valori di taratura a seconda delle esigenze del cliente.

Con il termostato in accordo alla presente invenzione è possibile avere u range di misura di temperatura più ampio dei termostati noti, cioè da -20°C a 90°C con una precisione di ± 3°C.

Claims (11)

1. RIVENDICAZIONI 1. Termostato elettronico comprendente un connettore (6) dotato di mezzi (7) per la chiusura a tenuta di un corpo esterno (1) dotato di una cavità (60) entro la quale è alloggiata una scheda circuitale (2), detto termostato comprendendo un sensore di temperatura (103) esposto alla temperatura dell’ ambiente sotto controllo e collegato a detta scheda circuitale, caratterizzato dal fatto che detto sensore di temperatura è un sensore a semiconduttore ed è alloggiato all’ interno di una cavità (101) di una flangia (100) fissata al corpo esterno (1) in modo rimovibile, la scheda circuitale (2) è dotata di memoria ed il termostato comprende mezzi di settaggio (4) alloggiati all’interno della cavità del corpo esterno e comprendenti almeno un tasto (12-13), detto connettore (6) essendo collegato alla superficie laterale del corpo esterno (1) e detta cavità (60) del corpo esterno comunicando attraverso un’apertura (73) posta in corrispondenza della testa di detto corpo (1) e normalmente coperta da un coperchio rimuovibile (74) per permettere all’operatore di raggiungere detti mezzi di settaggio (4) .
2. 2. Termostato secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detta flangia (100) è collegata al corpo esterno (1) in corrispondenza dell’estremità opposta a quella dove è presente detta apertura (73) con coperchio rimuovibile (74), detta flangia (100) comprendendo una filettatura (106) per la connessione con l’ambiente da controllare.
3. 3. Termostato secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che detta flangia (100) è in materiale più resistente rispetto al corpo esterno (1).
4. 4. Termostato secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di settaggio (4) agiscono su un software integrato nella scheda (2) in modo da dare la possibilità di vietare il settaggio tramite codice di bloccaggio gestito dal software medesimo.
5. 5. Termostato elettronico secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di settaggio (4) comprendono un primo tasto (12) per il settaggio del valore di intervento ed un secondo tasto (13) per il settaggio del valore di ripristino.
6. 6. Termostato secondo le rivendicazioni 4 e 5, caratterizzato dal fatto che detto codice di bloccaggio viene inserito dall’operatore tramite detti primo (12) e secondo (13) tasto di settaggio.
7. 7. Termostato secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto di comprendere un led luminoso (10) di segnalazione della presenza dell ’ alimentazione .
8. 8. Termostato secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto di comprendere un led luminoso (11) di segnalazione del raggiungimento del valore di commutazione impostato.
9. 9. Termostato secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto di comprendere un led luminoso (16) di segnalazione del settaggio del valore di intervento, del valore di ripristino e del tipo di contatto in uscita.
10. 10. Termostato secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto sensore a semiconduttore (103) è di tipo NTC (103).
11. 11. Termostato secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto sensore di temperatura a semiconduttore comprende una resistenza che varia al variare della temperatura, detta resistenza essendo alimentata elettricamente e producendo una tensione elettrica di ampiezza corrispondente alla temperatura rilevata, detta scheda circuitale (2) comprendendo un microprocessore (33) dotato di memoria, che riceve detto segnale di tensione prodotto dal sensore di temperatura e determina in funzione di esso la presenza o meno di un segnale di uscita, detti mezzi di settaggio (4) agendo sul microprocessore (33) per memorizzare i valori del segnale di tensione che rappresentano i valori di intervento e ripristino del termostato.