ITMI20071511A1 - "vuotostato elettronico con parametri principali settabili rapidamente anche durante il funzionamento dell'impianto sotto controllo" - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

dell’invenzione industriale dal titolo:

“Vuotostato elettronico con parametri principali settabili rapidamente anche durante il funzionamento dell’impianto sotto controllo”

Il presente trovato concerne un vuotostato elettronico con parametri principali settabili rapidamente anche durante il funzionamento dell’impianto sotto controllo.

La possibilità di impostare in modo rapido e preciso un vuotostato è di fondamentale importanza per ottimizzare il funzionamento dell’impianto al quale il vuotostato è applicato.

Scopo del presente trovato è quello di realizzare un vuotostato di semplice costruzione in cui sia possibile agire su mezzi di settaggio senza dover fermare l impianto al quale è collegato e di cui deve controllare la presenza di vuoto.

In accordo con il trovato tale scopo è raggiunto mediante un vuotostato elettronico comprendente un connettore dotato di mezzi per la chiusura a tenuta di un corpo esterno dotato di una cavità entro la quale sono alloggiati un sensore di depressione esposto alla depressione dell’ambiente sotto controllo ed una scheda circuitale collegata al sensore, caratterizzato dal fatto che detto sensore di depressione è una pastiglia ceramica incorporata in un ponte di Wheatstone e detta scheda circuitale è connessa a detto ponte di Wheatstone, detta scheda circuitale comprendendo mezzi per la calibrazione del ponte di Wheastone impostabili manualmente.

Queste ed altre caratteristiche del presente trovato 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 una vista frontale parzialmente sezionata assialmente del vuotostato secondo il presente trovato;

la figura 2 mostra una vista in sezione secondo la linea II-II di figura 1 ; la figura 3 mostra la parte principale della scheda circuitale di detto vuotostato;

la figura 4 mostra un circuito di alimentazione e protezione compreso in detta scheda circuitale;

la figura 5 mostra un circuito di amplificazione del segnale fornito dal sensore di vuoto.

Il vuotostato 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 impegnatali 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. Αll interno del connettore 6 sono posti led luminosi di segnalazione 10-11 capaci di emettere una luce gialla 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 70 in acciaio dotata di una cavità 71 nella quale è fissato mediante una ghiera 80 e un distanziale 81 un sensore di vuoto, cioè un sensore di pressione negativa a pastiglia ceramica 8 con relativa guarnizione 9, al di sotto della quale si trova un attacco filettato 92 per la connessione con rimpianto da controllare, con un canale interno di ingresso 95 per il fluido controllato.

Detta flangia 70 è sganciabile dal corpo 1 ed in generale è in un materiale più resistente rispetto al corpo 1 per poter lavorare a pressioni di esercizio molto elevate. Essa è inoltre sostituibile con un’altra flangia di diverso materiale variabile con la pressione di esercizio desiderata o per fluidi più aggressivi.

La scheda circuitale 2 supporta mezzi di settaggio 4 comprendenti tasti di settaggio 12-1.3, un led luminoso di segnalazione 16 emittente luce di colore verde, un led luminoso di segnalazione 11 emittente luce di colore rosso ed una 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, la scheda 2 comprende un circuito principale 17 (figura 3), un circuito di alimentazione e protezione 18 (figura 4) ed un circuito 19 per la rivelazione e l’amplificazione del segnale proveniente dal sensore 8 (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 96, 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 rivelazione ed amplificazione 19 comprende terminali 81 e 82 a cui sono connessi i terminali del sensore di vuoto 8 per la connessione a massa GND ed alla tensione di riferimento Vcc e terminali 83 e 84 per la rivelazione del segnale di vuoto; tra i terminali 81, 82 e 83, 84 è disposto un ponte di Wheatstone di cui fa parte la pastiglia ceramica 8. Il terminale 84 è accoppiato al morsetto non invertente di un amplificatore 51 mediante una resistenza 85 mentre il terminale 83 è connesso al terminale non invertente di un amplificatore 50 mediante una resistenza variabile 86. Il circuito 19 comprende un’uscita 52 collegata all’ingresso 36 della parte circuitale 17 di fìg.3, diodi 53 e resistenze 48 e condensatori 49 e vari collegamenti a massa GND. La resistenza variabile 86 è impostabile manualmente e consente la calibrazione del ponte di Wheatstone a seconda della depressione che deve essere rilevata. Infatti, normalmente ad una pressione di 0 bar il ponte di Wheatstone presenta ai suoi capi un offset di tensione negativa che non consente il funzionamento del circuito di amplificazione 19 del vuotostato; agendo sulla resistenza variabile è possibile bilanciare il ponte di Wheatstone compensando detto offset di tensione.

Il settaggio manuale del vuotostato è piuttosto semplice.

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

Si consideri il vuotostato montato sull’impianto o macchina sotto controllo con la depressione di intervento (ad esempio -0,800 mbar) portata al valore desiderato a regime. Tale depressione è rilevata dal sensore ceramico 8, che determina uno sbilanciamento del ponte di Wheatstone 72 una volta calibrato mediante la resistenza variabile 86; detto sbilanciamento a sua volta si traduce in un segnale elettrico di ampiezza corrispondente alla depressione rilevata, presente all’uscita 52 del circuito di amplificazione 19 di fìg. 5 e all’ingresso 36 del microprocessore 33 della parte circuitale 17 di fig.3.

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

Tenendo premuto il tasto 12 per almeno tre secondi il valore di depressione 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 depressione 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 Γ acquisizione del valore di ripristino da parte del microprocessore 33 e relativa memoria.

Impostato il vuotostato, 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 vuotostato.

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

Prima dell’acquisizione di un nuovo valore (intervento o ripristino) viene effettuato un test sulla memoria E 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 vuotostato 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 fìg.3 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 vuoto stati in uno.

Più precisamente, la pastiglia ceramica 8 rileva la depressione di funzionamento dell’impianto e, se essa supera il valore di intervento crea uno sbilanciamento del ponte di Wheatstone 72 di fig. 5 con conseguente applicazione, tramite l’uscita 52 di fig.5 e l’ingresso 36 di fig.3, di un segnale di depressione 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 depressione 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 vuotostato secondo la presente invenzione permette dunque di lavorare con la massima sicurezza, di settare rapidamente i parametri fondamentali di funzionamento e di evitare frequenti interventi di manutenzione.

Claims (11)

1. RIVENDICAZIONI 1. Vuotostato 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 sono alloggiati un sensore di depressione (8) esposto alla depressione dell’ ambiente sotto controllo ed una scheda circuitale (2) collegata al sensore (8), caratterizzato dal fatto che detto sensore di depressione è una pastiglia ceramica incorporata in un ponte di Wheatstone (72) e detta scheda circuitale (2) è connessa a detto ponte di Wheatstone (72), detta scheda circuitale (2) comprendendo mezzi (86) per la calibrazione del ponte di Wheastone impostabili manualmente.
2. 2. Vuotostato secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto di comprendere mezzi di settaggio (4) comprendenti almeno un tasto (12-13), detto connettore (6) essendo collegato alla superficie laterale del corpo esterno (1) e detta cavità (60) 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),
3. 3. Vuotostato secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto di comprendere una flangia rimuovibile (70) con un attacco (92) per la connessione con l’ambiente da controllare, collegata al corpo esterno (1) in corrispondenza dell’estremità opposta a quella dove è presente detta apertura (73) con coperchio rimuovibile (74)..
4. 4. Vuotostato secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che detta flangia (70) è in materiale più resistente rispetto al corpo esterno (1).
5. 5. Vuotostato secondo la rivendicazione 2, 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.
6. 6. Vuoto stato elettronico secondo la rivendicazione 2, 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.
7. 7. Vuotostato secondo le rivendicazioni 5 e 6, caratterizzato dal fatto che detto codice di bloccaggio viene inserito dall’operatore tramite detti primo (12) e secondo (13) tasto di settaggio.
8. 8. Vuotostato secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto di comprendere un led luminoso (10) di segnalazione della presenza dell’ alimentazione ed un led luminoso (11) di segnalazione del raggiungimento del valore di commutazione impostato.
9. 9. Vuotostato secondo la rivendicazione 2, 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. Vuotostato secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che uno sbilanciamento del ponte Wheatstone (72) calibrato provoca remissione di un segnale quando la depressione nell’ambiente sotto controllo è superiore al valore di intervento e detta scheda circuitale (2) comprende un microprocessore (33) dotato di memoria, che riceve il segnale del ponte di Wheastone (72) 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 del ponte di Wheatstone (72) che rappresentano i valori di intervento e ripristino del vuotostato.
11. 11. Vuotostato secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detta scheda circuitale comprende un circuito di alimentazione (18) del sensore e detti mezzi di calibrazione comprendono una resistenza variabile (86), detta resistenza variabile essendo impostata in modo tale da compensare un offset di tensione negativa presente ai capi del ponte di Wheatstone (72) alimentato da detto circuito di alimentazione ed in presenza del vuoto.