ITTO20110113U1 - Utenza elettrica - Google Patents

Description

DESCRIZIONE del modello di utilità dal titolo:

“Utenza elettrica”,

TESTO DELLA DESCRIZIONE

Campo del trovato

Il presente trovato riguarda le utenze elettriche in generale ed è stato sviluppato con particolare riferimento al tema della misura dei consumi di energia elettrica di un’utenza elettrica domestica, in particolare un elettrodomestico.

Stato della tecnica anteriore

Secondo noti studi, informare il consumatore sull’entità e la provenienza dei propri consumi di energia elettrica in ambito domestico lo aiuta ad acquisire una cultura positiva, volta ad eliminarne gli sprechi (si veda, per esempio, Darby S, “The effectiveness of feedback on energy consumption”, A review for DEFRA of the literature on metering, billing and direct displays, 2006, Environmental Change Institute, University of Oxford). Da EP-A-0 844 326, sul quale si basa il preambolo della rivendicazione 1, è nota un’utenza elettrica domestica predisposta per rendere disponibili ad un utente, in modo chiaro ed intuitivo, indicazioni relative al consumo di risorse da parte dell’utenza stessa, tra le quali l’energia elettrica. Tale documento descrive in particolare una macchina lavabiancheria avente un sistema di controllo elettronico, comprendente un microcontrollore e mezzi di memoria non volatile in cui sono codificati dati relativi alle tipiche caratteristiche di consumo dei vari carichi elettrici della macchina (pompe, elettro-valvole, motori, resistenze, spie, eccetera). Il sistema di controllo è configurato per operare una stima del valore di consumo totale di energia elettrica realizzato nel corso di un ciclo di funzionamento, a partire dal calcolo dei consumi parziali stimati realizzati da ogni singolo carico. I valori di consumo parziali sono stimati dal sistema di controllo moltiplicando la potenza elettrica assorbita da ogni carico, come codificata nei mezzi di memoria, per il periodo di tempo in cui il carico in questione verrà reso attivo in base al ciclo di funzionamento selezionato dall’utente, noto alla logica di controllo; il valore stimato di consumo totale è poi ottenuto dalla somma dei suddetti valori di consumo parziali. In questo modo, su di un display della macchina può essere visualizzata un’indicazione consistente nella stima del valore di consumo di energia elettrica determinato dalle scelte operate di volta in volta dall’utente (tipo di programma ed eventuali opzioni selezionate), con possibilità di sensibilizzare l’utente stesso ai fini dell’eliminazione degli sprechi di energia.

Un inconveniente della soluzione secondo EP-A-0 844 326 è rappresentato dal fatto che i valori di consumo evidenziati sul display della macchina sono valori stimati, il cui calcolo non può tenere conto di variabili indipendenti dalle selezioni operabili dall’utente sul quadro comandi della macchina. Ad esempio, la diminuita efficienza operativa di un carico elettrico della macchina (si pensi ad una resistenza di riscaldamento dell’acqua caratterizzata da incrostazioni calcaree di elevato spessore), non si traduce, a livello di visualizzazione sul display, in un accresciuto consumo di energia elettrica dovuto al maggior tempo necessario per riscaldare l’acqua. Per fare un semplice esempio all’inverso, l’impiego della macchina in una stagione calda, in cui la temperatura dell’acqua di rete è generalmente più elevata rispetto ad una stagione fredda, non si traduce, a livello di visualizzazione sul display, in un diminuito consumo di energia elettrica. Il tipo di funzionamento proposto secondo EP-A-0 844 326 presuppone inoltre elaborazioni piuttosto complesse da parte del sistema di controllo della macchina ed una sua complessa programmazione, che non si traducono tuttavia in un accrescimento delle potenzialità operative della macchina.

Sommario del trovato

Alla luce di quanto sopra esposto, il presente trovato si propone di realizzare un’utenza elettrica, in particolare un elettrodomestico, il cui sistema di controllo sia in grado di rilevare autonomamente ed in modo preciso i valori di una o più grandezze elettriche associate al funzionamento dell’utenza stessa, in particolare i propri consumi di energia elettrica, ai fini della relativa visualizzazione a beneficio di un utente, ed in cui il valore o i valori rilevati delle suddette grandezze elettriche siano utilizzabili allo stesso tempo per accrescere le funzionalità dell’utenza stessa, rispetto alle soluzioni note.

Questi ed altri scopi ancora sono raggiunti, secondo il presente trovato, da un’utenza elettrica avente le caratteristiche indicate nelle rivendicazioni allegate, che costituiscono parte integrante dell’insegnamento tecnico qui fornito in relazione al trovato.

In sintesi, secondo la rivendicazione 1, il trovato riguarda un’utenza elettrica atta all’esecuzione di almeno un ciclo di funzionamento selezionabile da un utente, in particolare un elettrodomestico, l’utenza elettrica avendo all’interno una pluralità di carichi elettrici ed un sistema di controllo digitale che include mezzi elaboratori, configurati per controllare i detti carichi elettrici ai fini dell’esecuzione di un detto ciclo di funzionamento. Nel sistema di controllo sono memorizzati dati di programma, utilizzati dai mezzi elaboratori ai fini del controllo dell’esecuzione del detto ciclo di funzionamento, e dati di monitoraggio, indicativi di almeno un parametro elettrico dei detti carichi elettrici, il sistema di controllo essendo configurato per rendere esplicite, su mezzi di interfaccia utente, informazioni indicative del consumo di energia elettrica determinato dall’esecuzione del detto ciclo di funzionamento.

In accordo al trovato, il sistema di controllo comprende un dispositivo di misura di una o più grandezze elettriche misurabili associate al funzionamento dell’utenza elettrica; questo dispositivo di misura è implementato all’interno dell’utenza elettrica ed è configurato per fornire ai mezzi elaboratori il valore di almeno una grandezza elettrica indicativa del consumo di energia elettrica determinato dall’esecuzione del detto ciclo di funzionamento, ed i detti mezzi elaboratori sono predisposti per controllare l’esplicitazione, tramite i detti mezzi di interfaccia utente e sulla base del detto valore, di detta informazione indicativa del consumo di energia elettrica. In questo modo, su di un’interfaccia utente può essere visualizzato il risultato di misure rigorose, e quindi effettive, di almeno una grandezza elettrica, affinché l’utente possa trarne il massimo beneficio in termini di maggiore consapevolezza sull’utilizzo dell’energia elettrica, al fine di eliminare i possibili sprechi derivanti da un impiego poco attento dell’utenza elettrica stessa.

In accordo ad una ulteriore caratteristica del trovato, i suddetti mezzi elaboratori sono inoltre predisposti per eseguire, sulla base della misura di una o più di dette grandezze elettriche misurabili e di detti dati di monitoraggio, una verifica dello stato di funzionalità di detti carichi elettrici. Grazie a tale caratteristica, l’utenza elettrica è in grado di svolgere una funzione di monitoraggio del corretto funzionamento dei vari carichi elettrici, con la possibilità di individuare in maniera precoce i sintomi premonitori di eventuali guasti, in modo che l’assistenza tecnica, opportunamente informata, possa intervenire a ragion veduta, eventualmente anche prima che i guasti si verifichino.

Breve descrizione dei disegni

Ulteriori scopi, caratteristiche e vantaggi del trovato saranno resi evidenti dalla sua descrizione dettagliata e dalle relative figure, fornite a puro titolo di esempio, in cui:

- la figura 1 mostra uno schema a blocchi di un tipico sistema di controllo digitale per utenze elettriche domestiche, in particolare elettrodomestici;

- la figura 2 mostra uno schema a blocchi di un sistema di controllo digitale di un’utenza elettrica secondo il trovato;

- la figura 3a, 3b e 3c mostrano tre diverse possibili forme di realizzazione di un dispositivo di misura associato al sistema di controllo di figura 2;

- le figure 4a e 4b mostrano due diverse possibili modalità di allocazione del dispositivo di misura delle figure 3a-3c all’interno di un’utenza elettrica secondo il trovato;

- la figura 5 mostra un possibile diagramma di flusso che descrive il processo diagnostico realizzato dalla logica di controllo di un’utenza elettrica secondo il presente trovato;

- le figura 6a, 6b e 6c mostrano in forma schematica tre possibili modalità per il trasferimento di informazione, generata secondo il trovato dall’utenza elettrica, ad un centro servizi remoto.

Descrizione dettagliata di forme di attuazione preferite del trovato Per una migliore comprensione del presente trovato, in figura 1 è illustrato in forma schematica un tipico esempio di sistema di controllo digitale di un’utenza elettrica domestica di tipo noto, in particolare un elettrodomestico, provvisto di mezzi di monitoraggio dello stato di funzionamento di suoi carichi elettrici. Nel sistema di controllo noto, indicato globalmente con ACS, si distinguono le seguenti parti funzionali:

- un microcontrollore MC, che presiede alla gestione del sistema di controllo ACS;

- un alimentatore stabilizzato PS, che genera la bassa tensione continua necessaria per alimentare la logica di controllo dell’utenza elettrica;

- sensori S1, S2, ..., Si, attraverso cui il microcontrollore MC acquisisce informazioni relative al processo che sta controllando; nel caso di una macchina di lavaggio, i sensori possono comprendere un sensore di temperatura, un sensore di livello, un sensore di conducibilità dell’acqua, un sensore di peso del carico da lavare, eccetera;

- carichi elettrici EL1, EL2, ..., ELn, utilizzati per eseguire un programma di funzionamento selezionato da un utente; con riferimento all’esempio citato di una macchina di lavaggio, i carichi possono comprendere una pompa, una o più elettro-valvole, un motore, una resistenze di riscaldamento dell’acqua, una serie di spie luminose, eccetera;

- attuatori A1, A2, ..., An, per mezzo dei quali il microcontrollore MC gestisce i rispettivi carichi elettrici EL1, EL2, ..., ELn dell’utenza elettrica, tali attuatori essendo ad esempio rappresentati da relè o da triac;

- dispositivi di comando DRV1, DRV2, ..., DRVn, per controllare i suddetti attuatori A1, A2, ..., An, tali dispositivi di comando essendo ad esempio rappresentati da transistor;

- segnali di feedback FD1, FD2, ..., FDn per la verifica dello stato di funzionamento dei suddetti attuatori A1, A2, ..., An, ad esempio ricavati mediante partitori resistivi;

- un’interfaccia utente UI - dialogante con il microcontrollore MC tramite una linea di comunicazione CL1 - attraverso cui l’utente seleziona la funzione che l’utenza elettrica deve svolgere e le eventuali opzioni ad essa relative, e mediante la quale lo stesso riceve informazione sul processo associato a detta funzione selezionata;

- un’eventuale porta per una linea di comunicazione CL2, utilizzata per la connessione del sistema di controllo ACS dell’utenza elettrica ad un sistema esterno, per esempio un sistema diagnostico MT per l’assistenza tecnica locale dell’utenza stessa;

- l’alimentazione alternata di rete Vac, con fase e neutro indicati rispettivamente con L e N, che alimenta direttamente i vari carichi elettrici EL1, EL2, ..., ELn dell’utenza e, indirettamente, attraverso l’alimentatore stabilizzato PS, la logica di controllo a bassa tensione della stessa utenza.

In un sistema di controllo del tipo rappresentato in figura 1, lo stato di funzionalità dei carichi elettrici è tipicamente monitorato dal microcontrollore MC tramite i segnali di feedback FD1, FD2, ..., FDn che evidenziano lo stato di chiusura o apertura del contatto di comando del relativo attuatore.

In figura 2 è illustrato in forma schematica un esempio di sistema di controllo digitale ACS’ di un’utenza elettrica domestica realizzata secondo il presente trovato, in particolare un elettrodomestico. In tale figura 2 sono utilizzati i medesimi numeri di riferimento di figura 1 per indicare elementi analoghi o tecnicamente equivalenti a quelli sopra descritti in relazione al sistema di controllo di tipo noto.

La figura 2 esprime in forma schematizzata il presupposto tecnico su cui si basa l’idea alla base del presente trovato e si differenzia dalla figura 1 per la presenza di un dispositivo di misura di grandezze elettriche, indicato con PM, e per l’assenza dei segnali di feedback FD1, FD2, ..., FDn destinati a rilevare lo stato di funzionamento dei carichi elettrici. Come detto, i segnali di feedback previsti secondo la tecnica nota sono tipicamente ricavati mediante partitori resistivi.

Il dispositivo di misura di grandezze elettriche PM è costituito da un qualunque dispositivo in grado di misurare, ad esempio attraverso un rilevatore di corrente SR, il valore totale della corrente alternata di rete Iac assorbita istante per istante dall’utenza elettrica durante il suo funzionamento e, ad esempio attraverso un partitore resistivo R1-R2, la tensione VVacproporzionale al valore della tensione alternata di rete Vac. Il rilevatore di corrente SR - che trasforma il valore della corrente Iac in un valore di tensione VIacad esso proporzionale e facilmente leggibile da parte del dispositivo di misura PM - può essere costituito da un semplice resistore con bassissimo valore di resistenza (ad esempio un “current shunt” con resistenza di 5 mΩ) oppure da un opportuno trasformatore di corrente.

Il dispositivo di misura PM è in grado di calcolare, attraverso le misure di VVace VIac, i valori delle varie grandezze elettriche (quali per esempio: valore massimo, efficace e medio della corrente e della tensione, valore della potenza assorbita, valore del fattore di potenza, valore dell’energia consumata nel tempo) associate al funzionamento dell’utenza elettrica. Il dispositivo PM è inoltre dotato di una linea di comunicazione CL3, per scambiare dati digitali con il microcontrollore MC.

La suddetta figura 2 evidenzia dunque la presenza di un dispositivo di misura PM in grado di fornire - continuamente, oppure periodicamente, oppure su richiesta - al microcontrollore MC del sistema di controllo ACS’ dell’utenza elettrica secondo il trovato, il valore di almeno una grandezza elettrica indicativa del consumo di energia elettrica associato all’utenza stessa. Il microcontrollore MC, a sua volta, è predisposto per fornire all’utente indicazioni riguardanti il consumo di energia elettrica da parte dell’utenza attraverso un’opportuna interfaccia utente UI, comprendente per esempio un display impiegante una qualsiasi tecnologia di visualizzazione (LCD, LED, OLED, e così via). Oltre al valore dell’energia consumata, il microcontrollore MC può visualizzare, mediante l’interfaccia utente UI, il valore di qualsiasi altra grandezza elettrica misurata dal dispositivo di misura PM, eventualmente anche unitamente al costo dell’energia consumata. Il dato relativo al costo dell’energia (costo per kWh) può essere fornito al sistema di controllo ACS’ dallo stesso utente attraverso l’interfaccia UI, ad esempio mediante idonei mezzi di imputazione, quali tasti o un sistema touch-screen proprio del suddetto display; in alternativa, il dato di costo può essere acquisito dal sistema di controllo ACS’ attraverso una idonea linea di comunicazione verso il mondo esterno, quale ad esempio la linea CL2, oppure un’altra linea non indicata in figura 2, la detta linea di comunicazione essendo interfacciabile a qualsiasi rete locale domestica attraverso mezzi di comunicazione in sé noti.

Le figure 3a e 3b illustrano, a puro titolo esemplificativo e non limitativo, due fra le possibili modalità per implementare il dispositivo di misura PM secondo il trovato. Nella realizzazione di figura 3a, il dispositivo PM è costituito da due parti: un dispositivo di misura di grandezze elettriche PM1 ed un dispositivo MC1 che acquisisce, elabora e comunica, attraverso la linea di comunicazione CL, i valori misurati di tali grandezze. PM1 può essere per esempio realizzato con un dispositivo allo stato solido di tipo commerciale che svolge la funzione di “power meter” (quale ad esempio il dispositivo CS5460A prodotto da Cirrus Logic, oppure il dispositivo STP01 prodotto da STmicroelectronics, alla cui documentazione tecnica si rimanda), mentre MC1 può essere costituito da un microcontrollore commerciale in grado di comunicare con l’esterno attraverso una opportuna linea di comunicazione CL. Nella realizzazione di figura 3b, le due funzioni di misura (PM2) e di elaborazione/comunicazione (MC2) sono invece contenute all’interno di un unico dispositivo allo stato solito PM, per esempio un “single chip power meter” commerciale. Dispositivi utilizzabili a questo scopo sono ad esempio i dispositivi CS7401 di Cirrus Logic, ADE7169 di Analog Devices, AS8228 di AMS, alla cui documentazione tecnica si rimanda. In entrambe le forme di realizzazione, la precisione delle misure delle grandezze elettriche può essere molto elevata, per esempio di classe 0.5, perché tale è la caratteristica dei “power meter” commerciali disponibili già oggi sul mercato.

La figura 3c mostra, a puro titolo esemplificativo e non limitativo, una possibile variante del dispositivo previsto secondo il trovato, qui indicato con PM’, in cui detto dispositivo dispone, oltre che della linea di comunicazione CL già descritta nelle figure 3a e 3b, anche di una seconda linea di comunicazione, realizzata attraverso un dispositivo di comunicazione RF, per esempio un ricetrasmettitore a radiofrequenza, che può essere di tipo opzionale, cioè essere presente o meno in base al tipo di applicazione. La variante di figura 3c è applicabile a tutte le forme di attuazione qui descritte.

Le figure 4a e 4b mostrano, a puro titolo esemplificativo e non limitativo, due possibili modalità di allocazione del dispositivo di misura PM all’interno di un’utenza elettrica domestica secondo il trovato, indicata complessivamente con HA, particolarmente un elettrodomestico. L’utenza elettrica HA può essere per esempio un prodotto per il lavaggio (lavabiancheria, lavasciuga, lavastoviglie, dryer), oppure un prodotto per la refrigerazione (frigorifero, frigo-congelatore, congelatore, condizionatore ambientale), oppure ancora un prodotto per la cucina (forno elettrico, piano ad induzione, cappa aspirante). In entrambe le figure è evidenziato il cavo di alimentazione 20 - con la relativa spina di corrente 10 - dell’utenza elettrica HA, quest’ultima essendo rappresentata da un blocco all’interno del quale è indicata l’allocazione del dispositivo di misura PM secondo il trovato.

Nella figura 4a il dispositivo di misura PM è inserito nella zona del filtro anti-disturbo - tipicamente presente in elettrodomestici come lavatrici, lavastoviglie e frigoriferi che sono dotati di carichi elettrici di tipo reattivo - e comunica con il sistema di controllo ACS’ dell’utenza elettrica HA mediante la linea di comunicazione CL, che può essere per esempio di tipo seriale asincrono (uart) oppure sincrono (I<2>C, SPI). L’alimentazione di rete PL giunge ai carichi all’utenza elettrica HA dopo aver attraversato il filtro antidisturbo F ed il dispositivo di misura PM. Analogamente, nella figura 4b, il dispositivo di misura PM è inserito all’interno della logica di controllo dell’utenza elettrica HA e può essere immaginato come parte integrante della medesima scheda elettronica che contiene il sistema di controllo digitale ACS’ dell’utenza.

Come precedentemente indicato, secondo il presente trovato, l’utenza HA ha la capacità d’informare l’utente, attraverso i mezzi d’interfaccia utente UI di cui dispone, riguardo ai consumi di energia elettrica associati al suo funzionamento, evidenziando, in particolare, l’effetto sui consumi del tipo di programma o ciclo operativo scelto dall’utente e delle eventuali relative opzioni selezionate (ad esempio: valore della temperatura, giri di centrifuga, numero di risciacqui o altro, dipendentemente dal tipo di elettrodomestico), al fine di eliminare possibili sprechi attraverso una maggiore consapevolezza sul corretto uso del prodotto.

Tale funzionalità è perseguita, secondo il trovato, attraverso lo schema applicativo di figura 2, in cui il dispositivo di misura PM può essere rappresentato, a titolo esemplificativo e non limitativo, dagli schemi funzionali descritti dalle figure 3a e 3b, ed è implementato all’interno dell’elettrodomestico HA in modo da essere costantemente in relazione con il sistema di controllo digitale, essendo due possibili implementazioni indicate, sempre a puro titolo esemplificativo e non limitativo, nelle figure 4a e 4b. Come si è visto, una variante degli schemi funzionali delle figure 3a e 3b è descritta nella figura 3c, in cui è impiegato il dispositivo di misura PM’ caratterizzato da due blocchi funzionali: il dispositivo di misura vero e proprio PM ed un nodo di comunicazione RF in grado di mettere in comunicazione, attraverso la linea CL del dispositivo di misura PM, il sistema di controllo digitale dell’utenza elettrica HA con l’ambiente circostante. Il nodo di comunicazione RF, che può essere basato su radiofrequenza (utilizzando per esempio il protocollo ZigBee o altra tecnologia adatta per l’ambiente domestico), oppure su powerline o altra tecnologia di comunicazione, consente di inviare informazioni sui consumi di energia elettrica dell’utenza HA, in modo che possano essere esplicitati verso l’utente attraverso una qualsiasi interfaccia utente diversa dall’interfaccia UI, presente nell’ambiente domestico ed in grado di dialogare con il sistema di controllo dell’utenza elettrica, quale ad esempio un display dedicato ai consumi energetici, un televisore, un computer palmare, un telefono cellulare evoluto tipo I-Phone di Apple, e così via.

Si apprezzerà che, nel caso del presente trovato, il valore di consumo di energia che viene esplicitato tramite l’interfaccia utente UI è un valore preciso ed effettivo, in quanto frutto di una misura rigorosa ottenuta tramite il dispositivo PM, e non frutto di una stima. Tale valore di consumo è visualizzato al termine del ciclo di funzionamento dell’utenza elettrica selezionato ed avviato dall’utente. In una possibile implementazione pratica, la logica di controllo è predisposta per visualizzare sull’interfaccia UI il consumo progressivo di energia, ossia aggiornando in tempo reale il valore visualizzato, dall’avvio sino al termine del ciclo in corso di svolgimento.

Come precedentemente accennato, secondo il presente trovato, il sistema di controllo digitale dell’utenza HA è parimenti in grado, partendo dalla misura di grandezze elettriche associate al funzionamento di quest’ultima, di svolgere anche la funzione di monitoraggio del corretto funzionamento dei vari carichi elettrici, senza impiegare alcun segnale di feedback per il monitoraggio dello stato di funzionamento degli stessi. In questo modo è possibile individuare in maniera precoce i sintomi premonitori di eventuali guasti, attraverso l’analisi accurata della variazione dei parametri elettrici dei carichi stessi rispetto a valori memorizzati inizialmente - per esempio durante il collaudo funzionale di fine linea produttiva dell’utenza elettrica, oppure durante le fasi iniziali di vita della stessa - in modo che l’assistenza tecnica, opportunamente informata, possa intervenire prima che detti guasti potenziali si verifichino. I valori di riferimento dei parametri elettrici, che rappresentano quindi dei dati di monitoraggio, sono memorizzati in mezzi di memoria non volatile del sistema di controllo ACS’ (questi mezzi di memoria possono ad esempio essere integrati al microcontrollore MC, al microcontrollore MC1 o al dispositivo PM di figura 3b o 3c).

La figura 5 mostra, a titolo esemplificativo e non limitativo, un possibile flusso logico mediante cui il sistema di controllo digitale ACS’ dell’utenza elettrica HA può verificare giorno dopo giorno la piena funzionalità dei relativi carichi elettrici, effettuando, in corrispondenza dell’attivazione di ciascun carico, misure relative ai suoi assorbimenti di corrente e/o alle altre grandezze elettriche associate (quali ad esempio la tensione di alimentazione, il fattore di potenza, la potenza assorbita, l’energia riferita ad un determinato intervallo temporale,...), e confrontando tali misure con i valori di riferimento relativi al funzionamento normale di detto carico, precedentemente memorizzati, come detto. Tali misure di grandezze elettriche sono naturalmente effettuate attraverso il dispositivo PM appartenente al sistema di controllo digitale ACS’ secondo i dettami del presente trovato.

In particolare, il microcontrollore MC del sistema di controllo digitale dell’utenza elettrica HA verifica, attraverso i blocchi 400 e 405 del diagramma di flusso di figura 5, la necessità o meno di attivare un determinato carico elettrico. Questa informazione è evidentemente nota al microcontrollore MC, in quanto l’attivazione o meno di un dato carico elettrico dipende dal programma di funzionamento dell’utenza selezionato dall’utente, il cui svolgimento è gestito dal microcontrollore MC (nei mezzi di memoria propri o associati al microcontrollore MC sono infatti contenuti i dati di programma, che il sistema ACS’ utilizza ai fini del controllo dello svolgimento dei cicli di funzionamento selezionabili).

In caso di risposta negativa al blocco di test 405, non viene effettuata alcuna ulteriore azione ed il controllo torna al blocco iniziale 400; mentre, in caso di risposta positiva, il controllo passa al blocco 410, che è un blocco di test che verifica se altri carichi elettrici siano già attivi. In caso positivo, il controllo passa al blocco di test 415, che verifica la presenza o meno di un incremento del valore della potenza totale assorbita dall’utenza HA. In caso positivo, il controllo passa al blocco 425, che ratifica la corretta attivazione del carico elettrico e poi cede nuovamente il controllo al blocco iniziale 400; mentre, in caso negativo, il controllo passa al blocco 420, che è un blocco di notifica di un malfunzionamento relativo al carico elettrico appena attivato. Tale blocco passa poi il controllo al blocco 450, che realizza un’analisi del fault rilevato, utilizzando informazioni generate dal dispositivo di misura PM, quali ad esempio la corrente assorbita al momento dell’attivazione del carico, la corrente media e la potenza media assorbita, il fattore di potenza, le variazioni del fattore di potenza, e così via. Il controllo torna infine al blocco iniziale 400. Nel caso in cui l’esito del test effettuato dal blocco 410 è negativo, il controllo passa al blocco 430, che verifica la presenza di un incremento della potenza assorbita dall’utenza elettrica HA. Se tale incremento non è rilevato, allora ci si trova nuovamente in una condizione di fault ed il controllo passa al blocco 420; se invece il dispositivo di misura PM rileva un incremento della potenza assorbita, il controllo passa al blocco 435, che effettua la verifica della correttezza della quantità di potenza elettrica assorbita dal carico appena attivato. Se il valore della potenza assorbita non è compatibile con le caratteristiche elettriche note del carico, come inizialmente memorizzate, il controllo passa al blocco 440, che effettua, attraverso il dispositivo di misura PM , la misura di ulteriori grandezze elettriche relative al carico elettrico appena attivato (ad esempio il valore del fattore di potenza, la corrente o potenza media assorbita dopo la fase transitoria immediatamente successiva all’attivazione del carico elettrico, l’eventuale fluttuazione degli assorbimenti di corrente, e così via) e, con l’ausilio del blocco 450, verifica la presenza di eventuali sintomi premonitori di un futuro malfunzionamento del medesimo carico elettrico e poi torna a cedere il controllo al blocco iniziale 400. Esempi di sintomi premonitori di un futuro malfunzionamento possono essere gli scostamenti dei valori della corrente assorbita durante i transitori e a regime rispetto ai valori di riferimento conservati nella memoria non volatile del sistema di controllo dell’utenza elettrica, oppure gli scostamenti del fattore di potenza, oppure entrambi le situazioni, e così via. Se invece il test del blocco 435 dimostra che l’assorbimento di potenza del carico elettrico appena attivato è nei limiti della norma, allora è ratificato, attraverso il blocco 445, il corretto funzionamento di detto carico elettrico ed il controllo ritorna al blocco iniziale 400.

Un analogo ragionamento, seppure non esplicitato nel diagramma di flusso di figura 5, vale anche in occasione della disattivazione di ciascun carico elettrico dell’utenza HA, essendo tale disattivazione verificata attraverso la riduzione della potenza assorbita, rilevata mediante il dispositivo di misura PM previsto secondo il presente trovato.

La suddetta capacità diagnostica - da parte del sistema di controllo dell’utenza elettrica HA nei confronti dei relativi carichi elettrici - può, secondo una caratteristica vantaggiosa del trovato, generare informazioni utili per supportare un servizio di assistenza remota e di manutenzione preventiva dell’utenza HA. Ciò si può ottenere, ad esempio, trasferendo le suddette informazioni ad un sistema di comunicazione esterno all’utenza HA, in grado di trasferire a sua volta informazioni, attraverso idonei mezzi di comunicazione, ad un centro servizi remoto preposto alla loro elaborazione ed alla definizione delle conseguenti azioni che i tecnici del servizio di assistenza devono compiere in presenza di segnalazioni di guasto, oppure soltanto in presenza dei primi sintomi di un guasto incipiente. A tale scopo, le figure 6a, 6b e 6c descrivono, a titolo esemplificativo e non limitativo, tre differenti possibili metodi per trasferire ad un centro servizi remoto RSC informazione diagnostica generata secondo il trovato.

La figura 6a mostra una prima modalità di trasferimento remoto di informazione diagnostica generata secondo il trovato, detta modalità essendo basata sull’impiego di un dispositivo di comunicazione 100, interposto fra il cavo di alimentazione dell’utenza elettrica HA e la relativa presa di corrente 200. Il dispositivo di comunicazione 100 è dotato di modem, ad esempio un modem gsm-gprs, per il dialogo diretto con un centro servizi remoto, indicato con RSC, e della capacità di scambiare informazioni con il sistema di controllo digitale ACS’ dell’utenza elettrica HA, ad esempio attraverso il cavo di alimentazione della stessa utenza. A tale scopo può essere impiegata una tecnologia di comunicazione basata su powerline, in particolare quella a bassissimo costo descritta in WO 02/21664, di proprietà della stessa Richiedente. Da tale documento anteriore sono noti metodi, sistemi ed apparati volti a consentire ad un’utenza elettrica di trasmettere una sequenza di K bits (ovvero di K informazioni digitali o binarie), associati ad un’analoga sequenza di K periodi di rete consecutivi, attraverso la variazione del valore di una grandezza rappresentativa dell’energia elettrica consumata dalla stessa utenza durante ciascun periodo di rete appartenente alla suddetta sequenza di K periodi di rete consecutivi, con “periodo di rete” intendendosi l’intervallo di tempo che intercorre fra due passaggi per lo zero, omologhi (aventi cioè il medesimo fronte, positivo o negativo) e consecutivi, della tensione alternata di rete. Gli insegnamenti generali del citato documento anteriore, a riguardo delle tecniche impiegate ai fini della suddetta trasmissione, risultanti in particolare dalle sue rivendicazioni, si considerano incorporati nella presente descrizione.

La variazione del valore di una grandezza rappresentativa dell’energia elettrica consumata durante il generico periodo di rete è effettuata, secondo WO 02/21664, dal sistema di controllo dell’utenza elettrica HA attraverso la variazione del valore della tensione applicata ad un carico elettrico dell’utenza stessa e, conseguentemente, della corrente o potenza assorbita dal carico considerato. La suddetta variazione è realizzata per esempio mediante un triac, che pilota il carico considerato dell’utenza elettrica. Le informazioni inviate dall’utenza elettrica nella maniera descritta possono essere ricevute interponendo, fra il cavo di alimentazione dell’utenza ed una relativa presa di corrente, un dispositivo di comunicazione del tipo indicato in figura 6a. Questo dispositivo di comunicazione è in grado di misurare, all’interno di ciascun periodo di rete, il valore della suddetta grandezza rappresentativa dell’energia elettrica consumata all’interno del periodo di rete, di confrontare tale valore con un opportuno valore di riferimento e di generare informazione binaria dipendente dall’esito di tale confronto.

La figura 6b mostra una seconda modalità di trasferimento remoto di informazione diagnostica generata secondo il trovato, detta modalità essendo basata sull’impiego di un dispositivo di comunicazione analogo a quello rappresentato in figura 6a, in cui però il collegamento gsm-gprs è sostituito da una connessione ad una rete locale 230, cui è connesso anche un “home gateway” HG in grado di trasferire la suddetta informazione diagnostica ad un centro servizi remoto RSC, attraverso Internet. Il dialogo fra il sistema di controllo dell’utenza elettrica HA ed il dispositivo di comunicazione 100 avviene nella stessa maniera descritta con riferimento alla figura 6a.

La figura 6c descrive infine una ulteriore possibile modalità di trasferimento remoto di informazione diagnostica generata secondo il trovato, essendo tale modalità basata su comunicazione a radiofrequenza (per esempio basata sul protocollo ZigBee o altre tecnologie wireless a basso costo) ed impiegante un “home gateway” HG - similare a quello descritto in figura 6b -per trasferire la suddetta informazione diagnostica ad un centro servizi remoto RSC mediante connessione internet. In particolare, questa terza modalità di comunicazione si basa sul dispositivo di misura PM’ rappresentato in figura 3c.

In una forma di attuazione particolarmente vantaggiosa del trovato, il sistema di controllo ACS’ è anche predisposto per ottimizzare i consumi di energia elettrica dell’utenza elettrica HA, adeguando opportunamente il ciclo di funzionamento selezionato ed in svolgimento in modo da garantire sempre le prestazioni attese dall’utente ed il rispetto della classe energetica dichiarata sull’apposita etichetta associata al prodotto. Per ottenere questo, i mezzi elaboratori MC del sistema di controllo sono configurati per intervenire su uno o più parametri funzionali del ciclo di lavoro dell’utenza elettrica, modificandoli di volta in volta - quando necessario - nell’ottica di ricercare il giusto equilibrio dei parametri stessi, al fine di garantire il livello di prestazione atteso e, nel contempo, un consumo di energia elettrica non superiore a quello ufficialmente dichiarato. Questi significa che, per qualsiasi programma di funzionamento eseguibile dall’utenza, con le eventuali opzioni selezionabili dall’utente (ad esempio, con riferimento ad una macchina lavabiancheria: valore della temperatura, giri di centrifuga, numero di risciacqui), il consumo di energia massimo, definente la classe energetica del prodotto, non potrà mai essere superato. Questo valore di consumo massimo di energia elettrica è quindi un ulteriore parametro imposto e non modificabile, memorizzato in modo non volatile nel sistema di controllo, in particolare predeterminato in base al valore di almeno uno tra detti parametri funzionali modificabili.

Nel caso specifico di una lavabiancheria, per esempio, i parametri funzionali su cui la logica di controllo agisce in base ad informazioni di consumo ottenute tramite il dispositivo di misura PM secondo il trovato ed alla classe energetica del prodotto, sono la temperatura dell’acqua, l’intensità del lavaggio (cioè la velocità di rotazione del cestello e la percentuale di movimentazione dello stesso durante la fase di lavaggio), la velocità di centrifuga, la durata delle singole fasi del ciclo di lavaggio ed anche l’eventuale sfruttamento dell’acqua calda disponibile nel circuito idrico domestico se il prodotto dispone della relativa elettro-valvola di carico. E’ chiaro che questo concetto, qui esemplificato con riferimento ad una macchina di lavaggio, può essere trasposto dalla persona esperta del settore ad altre tipologie di utenze, ed in particolare elettrodomestici.

Dalla descrizione effettuata sono chiare le caratteristiche ed i vantaggi del presente trovato. L’utenza elettrica secondo il trovato è dotata al proprio interno di mezzi di misura e calcolo in grado di realizzare misure rigorose di una o più grandezze elettriche, onde calcolare con precisione - ad esempio - la quantità di energia elettrica consumata ai fini dell’effettuazione di un ciclo di funzionamento completo, il valore di consumo essendo reso disponibile all’utente, tramite idonei mezzi di visualizzazione, onde sensibilizzarlo ad un uso più corretto dell’energia. La presenza dei suddetti mezzi di misura propri del sistema di controllo dell’utenza ha inoltre lo scopo di consentire di effettuare, al contempo, un monitoraggio dello stato di funzionalità dei carichi elettrici dell’utenza, consentendo con ciò di eliminare i partitori resistivi tipicamente utilizzati per generare i segnali di feed-back secondo la tecnica nota. In questo modo si ottiene anche un risparmio energetico, atteso che tali partitori hanno il difetto di dissipare potenza elettrica ed aumentare, quindi, il consumo di stand-by dell’utenza elettrica controllata da un sistema di controllo del tipo mostrato in figura 1. I suddetti mezzi di misura sono inoltre eventualmente utilizzabili anche per ottimizzare i consumi di energia elettrica, tramite un adeguamento del ciclo di funzionamento dell’utenza, in modo da garantire sempre sia il rispetto della classe energetica dichiarata, sia le prestazioni attese. La soluzione secondo il trovato è semplice ed economica, in quanto il costo di un dispositivo di misura PM - sia esso del tipo illustrato in figura 3a o del tipo illustrato in figura 3b - è contenuto, a fronte del vantaggio dell’eliminazione dei partitori resistivi tipici della tecnica anteriore. L'integrazione del dispositivo PM nel sistema di controllo dell’utenza elettrica è parimenti semplice e non determina particolari complicazioni nel sistema di controllo.

E’ chiaro che numerose varianti sono possibili per la persona esperta del ramo all’utenza elettrica descritta come esempio, senza per questo uscire dall’ambito del presente trovato così come definito nelle rivendicazioni allegate.

Come già accennato, in una possibile implementazione, è prevista la possibilità di fornire all’utente indicazioni sui consumi di energia elettrica o altre grandezze elettriche dell’utenza HA attraverso un dispositivo di interfaccia utente esterno all’utenza, associato per esempio al dispositivo “home gateway” HG delle figure 6b e 6c, oppure connesso alla medesima rete locale 230 cui è connesso il dispositivo di comunicazione 100 di figura 6b.

In una possibile variante di attuazione, il dispositivo di misura PM può essere inglobato all’interno della stessa interfaccia utente UI.

Un’altra possibile variante aggiunge, ad una qualsiasi delle forme di attuazione precedenti, la funzione di orologio e calendario (funzione RTC, Real-Time-Clock), tipicamente associata a “single chip power meters” commerciali del tipo rappresentato in figura 3b. In tal caso, la funzione orologio consente al sistema di controllo dell’utenza elettrica HA di fornire all’utente anche la storia dettagliata dei consumi di energia elettrica dell’utenza stessa.

Claims (9)

1. RIVENDICAZIONI 1. Utenza elettrica atta all’esecuzione di almeno un ciclo di funzionamento selezionabile da un utente, in particolare un elettrodomestico, l’utenza elettrica (HA) avendo all’interno una pluralità di carichi elettrici (EL1, EL2, ELn) ed un sistema di controllo digitale (ACS’) che include mezzi elaboratori (MC) configurati per controllare detti carichi elettrici (EL1, EL2, ELn) ai fini dell’esecuzione di un detto ciclo di funzionamento, in cui nel sistema di controllo (ACS’) sono memorizzati dati di programma, utilizzati dai mezzi elaboratori (MC) ai fini del controllo dell’esecuzione del detto ciclo di funzionamento, e dati di monitoraggio, indicativi di almeno un parametro elettrico di detti carichi elettrici (EL1, EL2, ELn), il sistema di controllo (ACS’) essendo configurato per rendere esplicite, su mezzi di interfaccia utente (UI, HG), informazioni indicative del consumo di energia elettrica determinato dall’esecuzione del detto ciclo di funzionamento, caratterizzata dal fatto che il sistema di controllo (ACS’) comprende un dispositivo di misura (PM) di una o più grandezze elettriche misurabili associate al funzionamento dell’utenza elettrica (HA), che il dispositivo di misura (PM) è implementato all’interno dell’utenza elettrica ed è configurato per fornire ai mezzi elaboratori (MC) il valore di almeno una grandezza elettrica indicativa del consumo di energia elettrica determinato dall’esecuzione del detto ciclo di funzionamento, che detti mezzi elaboratori (MC) sono predisposti per controllare l’esplicitazione, tramite detti mezzi di interfaccia utente (UI, HG) e sulla base del detto valore, di detta informazione indicativa del consumo di energia elettrica, e che detti mezzi elaboratori (MC) sono inoltre predisposti per eseguire, sulla base della misura di una o più di dette grandezze elettriche misurabili e di detti dati di monitoraggio, una verifica dello stato di funzionalità di detti carichi elettrici (EL1, EL2, ELn).
2. 2. Utenza elettrica secondo la rivendicazione 1, in cui i mezzi elaboratori (MC) sono configurati per rilevare il verificarsi di un incremento oppure di un decremento di un valore della potenza totale assorbita dall’utenza elettrica (HA) ottenuto tramite il dispositivo di misura (PM) in occasione rispettivamente di una attivazione oppure di una disattivazione di uno tra detti carichi elettrici (EL1, EL2, ELn), determinata in base a detti dati di programma.
3. 3. Utenza elettrica secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui - detti dati di programma includono, per ciascun ciclo di funzionamento selezionabile, uno o più parametri funzionali modificabili; - nel sistema di controllo (ACS’) è inoltre memorizzato almeno un valore di consumo massimo di energia elettrica, tale valore di consumo massimo essendo in particolare predeterminato in base al valore di uno tra detti parametri funzionali modificabili; - i mezzi elaboratori (MC) sono predisposti per modificare almeno un detto parametro funzionale in base al detto valore di consumo massimo di energia elettrica ed in base al valore misurato di una o più di dette grandezze elettriche misurabili.
4. 4. Utenza elettrica secondo la rivendicazioni 1 o 2, in cui il sistema di controllo (ACS’) è predisposto per generare informazioni diagnostiche, in base a detta verifica dello stato di funzionalità di detti carichi elettrici (EL1, EL2, ELn), e per comunicare dette informazioni diagnostiche all’esterno dell’utenza elettrica (HA), in particolare verso un centro remoto di assistenza (RSC).
5. 5. Utenza elettrica secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui il dispositivo di misura (PM) è configurato per - misurare un primo valore di tensione (VVac), proporzionale al valore della tensione alternata di rete (Vac), ed un secondo valore di tensione (VIac), proporzionale al valore totale della corrente alternata di rete (Iac) assorbita istante per istante dall’utenza elettrica (HA) durante il suo funzionamento; e - calcolare, attraverso detti valori di tensione (VVac, VIac), il valore di detta una o più grandezze elettriche, detta una o più grandezze elettriche essendo selezionate tra valore massimo, valore efficace e valore medio della corrente e della tensione, valore della potenza assorbita, valore del fattore di potenza, valore dell’energia consumata nel tempo.
6. 6. Utenza elettrica secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui il dispositivo di misura (PM) ha almeno una linea di comunicazione (CL3) per lo scambio di dati digitali.
7. 7. Utenza elettrica secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui il dispositivo di misura (PM) include, o è connesso a, un nodo di comunicazione (RF).
8. 8. Utenza elettrica secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui il dispositivo di misura (PM) è installato nella zona di un filtro anti-disturbo (F) dell’utenza elettrica (HA), a valle di esso.
9. 9. Utenza elettrica secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui i detti mezzi di interfaccia utente (UI; HG) appartengono all’utenza elettrica (HA) oppure ad un dispositivo (HG) esterno all’utenza elettrica (HA) ed in comunicazione di segnale con il sistema di controllo (ACS’) di quest’ultima.