ITTO940881A1 - Sistema di controllo modulare per elettrodomestici. - Google Patents

Abstract

Viene descritto un sistema di controllo elettronico di tipo modulare adatto per la gestione di apparati elettrodomestici in cui almeno uno dei moduli (MP) è connesso con la tensione di rete senza isolamento galvanico ed è accoppiato con il resto del sistema (MC) attraverso una linea di comunicazione seriale bidirezionale isolata galvanicamente (5; B): secondo l'invenzione la temporizzazione che gestisce detta linea seriale bidirezionale isolata è derivata dalla frequenza di rete.

Description

Descrizione dell'invenzione industriale dal titolo:

SISTEMA DI CONTROLLO MODULARE PER ELETTRODOMESTICI

R I A S S U N T O

Viene descritto un sistema di controllo elettronico di tipo modulare adatto per la gestione di apparati elettrodomestici in cui almeno uno dei moduli (MP) è connesso con la tensione di rete senza isolamento galvanico ed è accoppiato con il resto del sistema (MC) attraverso una linea di comunicazione seriale bidirezionale isolata galvanicamente (5;B); secondo l'invenzione la temporizzazione che gestisce detta linea seriale bidirezionale isolata è derivata dalla frequenza di rete.

D E S C R I Z I O N E

La presente invenzione si riferisce ad un . sistema di controllo elettronico di tipo modulare, adatto per la gestione di apparati elettrodomestici, come descritto nel preambolo della rivendicazione 1 allegata.

L'utilizzo di sistemi di controllo di tipo modulare, noti anche come sistemi ad intelligenza distribuita, è ormai molto diffuso nel settore industriale ed anche in apparati di largo consumo di tipo complesso, come per esempio l'automobile, in cui esiste il problema del coordinamento e della gestione di diverse unità funzionali (o moduli) che svolgono attività pressoché indipendenti. E' altresì noto che lo scambio di informazioni fra le varie unità funzionali di un sistema di controllo di tipo modulare viene effettuato mediante sistemi di comunieazione di tipo seriale , poiché tali sistemi consentono di ridurre al minimo la quantità dei cavi elettrici necessari per detto scambio di informazioni e quindi il relativo costo anche per quanto riguarda i cablaggi.

Le linee seriali in questione sono prevalentemente di tipo sincrono, cioè caratterizzate dalla presenza di un segnale di sincronismo, comunemente denominato con il termine inglese "clock", ma esistono anche applicazioni in cui tali linee seriali sono di tipo asincrono, cioè del tipo di quelle presenti normalmente su ogni personal computer, per esempio del tipo noto con la sigla RS232, in accordo con lo standard EIA che ne definisce le caratteristiche del protocollo hardware e software.

Le linee seriali di tipo sincrono sono tipicamente adatte per sistemi di controllo modulari semplici, cioè caratterizzati dal fatto che il dispositivo di supervisione e di controllo di ciascun modulo è costituito da circuiti integrati tradizionali o da microcontrollori a basso costo; il pregio più importante di dette linee seriali sincrone è la semplicità ed il basso costo, mentre il limite più significativo è la loro scarsa immunità ai disturbi di tipo elettromagnetico e la loro difficoltà ad essere rese galvanicamente isolate con costi contenuti (per esempio mediante foto-accoppiatori di basso costo).

Dall'altro lato, le linee seriali di tipo asincrono sono tipicamente dotate di una maggiore immunità ai disturbi, e quindi adatte per sistemi modulari distribuiti anche in spazi ampi, in cui la distanza fra un modulo e l'altro può raggiungere fino a qualche centinaio di metri. Le linee seriali di tipo asincrono sono inoltre più adatte di quelle sincrone per essere rese galvanicamente isolate mediante soluzioni a basso costo (uso di fotoaccoppiatori) in tutti quei casi in cui ciò sia richiesto, ad esempio nel caso di isolamento dalla tensione di rete per motivi di sicurezza.

Per contro, tali linee seriali asincrone richiedono la presenza di dispositivi elettronici più complessi e costosi, dotati di opportune interfacce adatte per questo tipo di comunicazione.

Per quanto riguarda in particolare l'utilizzo di sistemi di controllo di tipo modulare nel settore degli elettrodomestici, la presente invenzione si basa sulla considerazione di alcuni fatti importanti. Un primo fatto importante è che l'ambiente elettrico in cui l'elettrodomestico si trova ad operare è spesso soggetto a disturbi di tipo elettromagnetico, talvolta di elevata intensità, dovuti anche alla presenza, all'interno dello stesso elettrodomestico, di carichi elettrici di tipo fortemente induttivo (motori, elettrovalvole, elettromagneti, eccetera). Un altro fatto importante è che esiste generalmente la necessità di disaccoppiare galvanicamente i moduli di potenza (che sono tipicamente a contatto con la tensione di rete) rispetto a quelli di controllo, i quali, trovandosi normalmente anche a gestire le interazioni con l'utente, devono sottostare rigorosamente alle normative sulla sicurezza elettrica. Ultimo fatto da considerare, non meno importante dei precedenti, è la necessità di porre una notevole attenzione ai costi. Dai tre fattori precedenti emerge quindi l'esigenza di disporre di una linea di comunicazione seriale che sia galvanicamente isolata, insensibile ai disturbi elettromagnetici ed a basso costo.

Scopo principale della presente invenzione è appunto quello di indicare una linea di comunicazione seriale avente la caratteristica del basso costo tipica delle linee seriali sincrone ed i vantaggi, in termini di immunità ai disturbi e di facilità di isolamento galvanico, propri delle linee seriali asincrone.

Questi ed altri scopi, che risulteranno più chiaramente nel seguito della presente descrizione, sono raggiunti secondo la presente invenzione attraverso un sistema di controllo elettronico di tipo modulare adatto per la gestione di apparati elettrodomestici contenente le caratteristiche delle rivendicazioni allegate.

Ulteriori scopi e vantaggi della presente invenzione risulteranno chiari dalla descrizione dettagliata che segue e dai disegni annessi fomiti a puro titolo di esempio esplicativo e non limitativo, in cui:

- la figura la rappresenta lo schema a blocchi di un sistema di controllo modulare per elettrodomestici, comprendente un modulo di controllo galvanicamente isolato rispetto alla tensione di rete, un modulo di potenza connesso con la tensione di rete senza che vi sia isolamento galvanico e una linea seriale bidirezionale per lo scambio di informazioni fra i due moduli stessi;

- la figura lb mostra, a puro titolo esplicativo e non limitativo, un modulo di potenza, con i relativi attuatoli di potenza associati ai carichi elettrici tipici di una lavastoviglie; - la -figura- 2a rappresenta un esempio pratico di linea seriale bidirezionale galvanicamente isolata e a basso costo, secondo la presente invenzione;

- la figura 2b rappresenta una variante della linea seriale di figura 2a;

- la figura 2c rappresenta il diagramma delle temporizzazioni associato agli esempi pratici delle figure 2a e 2b;

- la figura 2d rappresenta un esempio di realizzazione di un circuito per il sincronismo della linea seriale delle figure 2a-2b;

- la figura 3a rappresenta lo schema a blocchi di uno dei possibili schemi circuitali in grado di interagire, attraverso la linea seriale secondo la presente invenzione, con un microcontrollore a basso costo, nella ipotesi che quest'ultimo si trovi a funzionare in maniera anomala a causa della presenza di disturbi elettromagnetici;

- la figura 3b rappresenta un esempio di realizzazione pratica dello schema a blocchi indicato nella figura 3 a.

Nella figura la, che rappresenta lo schema a blocchi di un sistema di controllo modulare per elettrodomestici, sono indicati due diversi moduli connessi fra di loro mediante una linea seriale bidirezionale galvanicamente isolata, secondo la presente invenzione.

Nella figura 1A con il numero di riferimento 1 è indicato un circuito di alimentazione erogante la tensione di rete; con il simbolo MC (Modulo di Controllo) è indicato il modulo che implementa la logica di controllo del funzionamento di un apparecchio elettrodomestico generico (esempio: programmatore del lavaggio di una lavatrice o di una lavastoviglie, oppure programmatore di cottura di un forno, oppure termostato di controllo delle temperature di un frigorifero, eccetera) e nello stesso tempo gestisce la necessaria interazione con l'utente (per esempio mediante una tastiera e un display). Tale modulo di controllo MC comprende un trasformatore di sicurezza, indicato con 2, un alimentatore stabilizzato, indicato con 3, un microcontrollore, indicato con 4, un'interfaccia sensori, indicata con 6 ed un'interfaccia utente, indicata con 7.

Con il simbolo MP (Modulo di Potenza) viene indicato il modulo che controlla gli attuatoli di potenza (triac, relè, eccetera) associati ai vari carichi elettrici presenti airintemo dell'apparecchio elettrodomestico controllato.

Nel caso esemplificato in figura la, tale modulo di potenza MP comprende un alimentatore stabilizzato non disaccoppiato dalla rete, indicato con 8, un microcontrollore, indicato con 9 ed un'interfaccia di potenza, indicata con 10.

Con il numero di riferimento 5 è infine indicata una linea seriale bidirezionale isolata, che connette fra loro i due moduli MC ed MP.

Il modulo di potenza MP è connesso direttamente con la tensione di rete senza che vi sia isolamento galvanico. Infatti il sistema più economico per controllare un carico elettrico di potenza medio-bassa (tipica della maggior parte dei carichi elettrici di un apparecchio elettrodomestico, caratterizzati per lo più da potenze ben al di sotto dei 100 W) è quello di utilizzare dei relè elettronici (triac); tali relè elettronici hanno il pregio di costare poco (tipicamente da 0.25$ a 0.50$, dipendentemente dalle loro caratteristiche di corrente e di tensione) e di richiedere una energia molto limitata per la loro gestione, inducendo quindi dei risparmi anche sul circuito di alimentazione a bassa tensione (tipicamente a 5 Vdc), che può essere realizzato derivando la necessaria corrente direttamente dalla rete attraverso opportune impedenze di caduta di tipo resistivo-capacitivo, senza dover ricorrere ai più costosi trasformatori di tensione.

Questa tecnica tuttavia non assicura un isolamento dei circuiti dalla rete elettrica.

Per fornire una indicazione pratica del vantaggio che deriva dall'utilizzo di un modulo di potenza MP accoppiato direttamente alla tensione di rete, consideriamo l'esempio di figura lb, in cui sono rappresentati, a puro titolo esplicativo e non limitativo, gli attuatoli di potenza associati ai carichi elettrici tipici di una lavastoviglie.

Gli attuatoli rappresentati in detta figura lb sono in numero di sei e sono costituiti da: - un relè K1 con contatto da 16 A, che gestisce una resistenza 11 da 2 KW per il riscaldamento dell'acqua di lavaggio;

- un triac QT1 da 12 A, che gestisce un motore di lavaggio 12;

- un triac QT2 da 0,8 A, che gestisce una pompa 13 di scarico dell'acqua di lavaggio; - un triac QT3 da 0,8 A, che gestisce un'elettrovalvola 14 per il caricamento dell'acqua all'intemo della vasca della lavastoviglie;

- un triac QT4 da 0,8 A, che gestisce un'elettrovalvola 15 che controlla il processo di rigenerazione ionica delle resine presenti nel decalcificatore della lavastoviglie;

- un triac QT5 da 0,8 A, che gestisce un elettromagnete 16 che comanda il distributore del brillantante.

Inoltre, con il numero di riferimento 17 è indicata schematicamente la tensione alternata di rete, che viene fornita ai suddetti attuatoli e, tramite l'alimentatore 8, al circuito 18 costituito da un microcontrollore e da una interfaccia attuatoli del modulo di potenza MP con il modulo di controllo MC.

L'uso di un relè elettromeccanico (Kl), più costoso di un triac, si rende necessario per la presenza di una resistenza di riscaldamento 11 di elevata potenza (tipicamente 2 KW), la quale avrebbe richiesto, nel caso si fosse utilizzato un triac, la presenza di un ampio e costoso dissipatore.

Tutti gli altri attuatori sono costituiti da triac, cioè dispositivi molto economici che risultano particolarmente adatti per gestire carichi di bassa e media potenza (fino ad un massimo di 500W).

I principali vantaggi associati all'utilizzo di triac consistono nell'elevata affidabilità (non c'è usura di contatti), nel basso costo, nel basso consumo per il pilotaggio (in quanto la conduzione del triac viene provocata da un semplice impulso di corrente di breve durata, tipicamente dell'ordine di un centinaio di microsecondi), nella possibilità di regolare, mediante la parzializzazione dell'onda della tensione di rete, l'energia erogata al carico. Per contro, le caratteristiche di funzionamento del triac richiedono che il suo piedino di comando ("gate") sia riferito alla tensione di rete e quindi non consentono, per loro natura, di isolare galvanicamente il circuito di comando dall'attuatore di potenza posto alla tensione di rete. Un modo per ottenere un tale isolamento consiste, per esempio, nell'interporre fra il circuito di comando ed il "gate" del triac un optotransistore oppure -un optotriac, ma ciò produce un sensibile aggravio di costo.

Dall'altro lato i principali vantaggi associati all'utilizzo di relè elettromeccanici consistono essenzialmente nella possibilità di gestire elevate correnti, nella garanzia di isolamento galvanico fra circuito di comando e contatto di potenza. I relativi svantaggi sono invece il costo elevato (circa 1$) e l'elevato consumo per il pilotaggio (tipicamente 0.6-0.8 mW per relè).

Pertanto, facendo riferimento a puro titolo di esempio ai 6 attuatori tipici di una lavastoviglie, come rappresentati nella figura lb, si ha che il costo totale è di circa 2.50$ (avendo considerato pari a 1$ il costo del relè, 0.50$ il costo del triac da 12 Ampere e 0.25$ ciascuno il costo dei triac da 0,8 A); nel caso di una soluzione isolata galvanicamente, realizzata con relè oppure con triac pilotati da circuiti optoisolatori, avremmo avuto invece un costo totale di almeno 6$, a cui poi occorre aggiungere il maggior costo associato alla maggior potenza richiesta per il pilotaggio.

Da tali considerazioni risulta evidente la convenienza nel'utilizzare, per la gestione dei carichi di potenza di un elettrodomestico, un modulo non isolato dalla tensione di rete. D'altra parte, però, le esigenze di garanzia della sicurezza dell'utente impongono che la parte del sistema elettronico di controllo che gestisce i sensori e l'interfaccia utente sia isolata galvanicamente dalla tensione di rete, in accordo con le vigenti normative.

Di qui la necessità di gestire lo scambio di informazioni fra due moduli caratterizzati dal fatto che uno di essi è sotto tensione di rete. La linea seriale 5 oggetto della presente invenzione costituisce appunto una risposta a basso costo a tale problema di scambio di informazioni tra due moduli di cui uno sotto tensione di rete.

La parte circuitale di detta linea seriale, che realizza l'isolamento galvanico fra i due moduli MC ed MP in comunicazione fra di loro, è rappresentata in figura 2a; in tale figura è stata indicata la soluzione a più basso costo, costituita da due optotransistori 01 ed 02 di tipo standard. Una soluzione alternativa a questa, seppure più costosa, può essere realizzata, per esempio, mediante l'uso di fibre ottiche.

La tensione indicata con VC1, relativa al modulo di controllo MC, è isolata dalla rete, mentre la tensione VC2, relativa al modulo di potenza MP, non è isolata.

I due canali della linea seriale secondo l'invenzione sono simmetrici complementari e rappresentano il mezzo di scambio reciproco di informazioni fra i due moduli elettronici MC ed MP.

Ciascun optotransistore 01, 02 viene attivato facendo circolare nel diodo emetitore di luce una opportuna corrente (tipicamente 10 mA o meno, in funzione del tipo di optoisolatore utilizzato), limitata rispettivamente attraverso le resistenze RI ed R4.

Per meglio comprendere il funzionamento del circuito di figura 2à, occorre notare che, per generare un livello logico alto in corrispondenza dell'ingresso IN2 del microprocessore 9 del modulo di potenza MP, o modulo controllato "slave", il microprocessore 4 del modulo di controllo MC, o "master", deve porre la sua uscita OUT1 a livello logico basso, in modo da poter assorbire corrente attraverso RI ed eccitare l'opto transistore 01. Analogamente quando l'uscita 0UT2 dello "slave" 9 è bassa, il segnale logico all'ingresso INI del "master" 4 è alto. Cioè il "master" e lo "slave", nel caso specifico dell'esempio indicato in figura 2a, lavorano con logica invertente. La scelta della logica invertente ha lo scopo di consentire il pilotaggio diretto dell'optoisolatore da parte di ciascun microcontrollore e di limitare al minimo il numero dei fili di collegamento.

In alternativa, nella figura 2b è rappresentato, per ragioni di generalità, anche un esempio di utilizzo di logica non invertente; va tuttavia notato che l'utilizzo di logica non invertente comporta un aggravio di costo del sistema, dovuto alla presenza dei due transistori indicati in figura 2b con Q1 e Q2.

Naturalmente esistono anche altre possibili configurazioni, con logica invertente o non invertente, ma se ne tralascia in questa sede l'approfondimento, in quanto non strettamente pertinenti con gli obbiettivi principali della presente invenzione.

L'elemento di novità della soluzione seriale sincrona secondo l'invenzione, rappresentata nelle precedenti figure 2a e 2b, è costituito dall'assenza del canale tipicamente associato al segnale di sincronismo (clock) che caratterizza appunto le linee seriali sincrone.

In un certo senso, secondo l'invenzione viene indicata una linea di comunicazione avente le caratteristiche tipiche di una linea asincrona, per immunità ai disturbi e facilità di isolamento, ma che è puftuttavia dotata di un segnale di sincronismo, tipico delle linee sincrone.

La caratteristica principale del sistema secondo la presente invenzione è rappresentata proprio dal fatto che il segnale di sincronismo che gestisce la linea seriale bidirezionale isolata è derivato dalla frequenza di rete (50-60 Hz).

In figura 2d viene illustrata una possibile forma realizzativa del circuito per derivare il segnale di sincronismo della linea seriale secondo l'invenzione.

In tale figura sono rappresentati i due moduli in comunicazione tra loro: il modulo di controllo MC, isolato dalla tensione di rete tramite un trasformatore Tl, ed il modulo di potenza MP, direttamente collegato alla tensione di rete.

In entrambi i casi il segnale di sincronismo viene ricavato con una semplice resistenza di opportuno valore e potenza (RR1 e RR3), che porta il segnale sinusoidale agli ingressi ad alta impedenza (CMOS) dei due microcontrollori 4 e 9; nel caso rappresentato detti ingressi sono protetti tramite una coppia di diodi (DD3-DD4, DD6-DD7), anche se alcuni microcontrollori (ad esempio quelli della famiglia ST62XX della ditta SGS-Thomson) non necessitano di tale protezione, perchè già prevista al loro interno.

L'ingresso di ciascun microcontrollore può presentare inoltre uno squadratore d'onda con isteresi (nel caso specifico indicati rispettivamente con SS 1 e SS2), per evitare oscillazioni sui fronti del segnale: ciò non è tuttavia strettamente necessario nel caso in cui le transizioni (zero Crossing del segnale sinusoidale) di tale segnale vengano acquisite via software (polling) anziché comandate via hardware (e provocando un interrupt). Nel caso della acquisizione via software, infatti, è possibile rimediare al problema delle eventuali oscillazioni dei fronti del segnale attraverso un semplice filtro, realizzato ovviamente via software.

I due alimentatori stabilizzati per il modulo MC ed il modulo MP sono realizzati rispettivamente tramite i gruppi di componenti DD1-DD2-CC1 (modulo MC) e DD5-CC2 (modulo MP) e quindi, come si nota, in maniera semplice ed economica.

In figura 2c è rappresentato il diagramma temporale del flusso bidirezionale dei dati della linea seriale secondo l'invenzione, come ad esempio illustrata nelle figure 2a e 2b. Dall'esame di tale diagramma temporale appare evidente che i due moduli, in comunicazione fra di loro, si trasmettono reciprocamente un bit ogni 10 msec (nel caso di frequenza di rete di SO Hz) e quindi, più in generale, un bit ogni semiperìodo della tensione di rete; pertanto, sempre nel caso di frequenza di rete di 50 Hz, i due moduli si trasmettono reciprocamente un byte di informazioni ogni 80 msec.

Tale intervallo di tempo è perfettamente compatibile con le esigenze del sistema di controllo di un apparato elettrodomestico, tenuto conto che, per la semplice funzione svolta dal modulo di potenza MP (il quale deve solo attivare/disattivare i singoli attuatoli), le informazioni da scambiare sono contenute in un byte o, al più, in qualche byte (nel caso che si desideri realizzare un protocollo di scambio dati più robusto), e quindi richiedono soltanto qualche frazione di secondo.

Utilizzando un opportuno protocollo per la verifica della bontà dei dati scambiati dai moduli, è possibile garantire una notevole robustezza al colloquio stesso, come è dimostrato dalle numerose prove pratiche effettuate, anche in presenza di elevati disturbi di tipo elettromagnetico.

Un esempio di protocollo di comunicazione è rappresentato graficamente nella stessa figura 2c, in cui il modulo di controllo MC (OUT1; INI) svolge la funzione di "master" ed il modulo MP (OUT2; IN2) la funzione di "slave".

Nello stato di non comunicazione, entrambi i moduli MC ed MP mantengono le loro uscite OUT1 e OUT2 a livello logico alto.

Il segnale di inizio comunicazione è fornito dal "master" e consiste nel porre a livello basso il segnale applicato all'ingresso IN2 dello "slave"; lo "slave" risponderà ponendo a livello basso, a sua volta, il segnale applicato all'ingresso INI dèl "master".

La verifica dell'avvenuta risposta dello "slave" costituisce per il "master" il segnale di sincronizzazione e costituisce l'abilitazione per la successiva trasmissione degli otto bit associati ad un byte di informazione. La trasmissione di detto byte di informazione si conclude con un livello mantenuto alto (bit di stop), fino a che il "master" non fornirà di nuovo un livello basso (bit di start) di inizio trasmissione del successivo byte.

Nel caso che lo "slave” non risponda entro un determinato tempo (compreso entro 10 msec, nel caso di una frequenza di rete di 50 Hz), il "master" prende atto del malfunzionamento e può eventualmente intervenire sullo "slave" per risolvere il problema, come descritto nelle successive figure 3a e 3b, che rappresentano dei possibili schemi circuitali in grado di interagire, attraverso la linea seriale secondo la presente invenzione, con un microcontrollore a basso costo, nella ipotesi che quest'ultimo si trovi a funzionare in maniera anomala a causa della presenza di disturbi elettromagnetici.

Il significato dei blocchi della figura 3 a è il seguente;

- il blocco A indica il modulo di controllo (MC), che svolge la funzione di "master", - il blocco B indica la linea di trasmissione dati optoisolata,

- il blocco Cr indica un circuito generatore di una tensione di riferimento,

- il blocco D indica una linea di ritardo unidirezionale realizzata con una rete RC ed un diodo,

- il blocco E indica un interruttore controllato elettricamente,

- il blocco F indica un comparatore di tensione,

- il blocco G indica un tipico circuito di reset con rete resistenza/capacità,

- il blocco H indica il modulo di potenza (MP), che svolge la funzione di "slave".

Le informazioni seriali laviate dall'uscita (output) del "master" A raggiungono l'ingresso (input) dello "slave" H attraverso l'optoisolatore B.

Π segnale elettrico binario che esce dall'optoisolatore B viene applicato, oltre che all'ingresso del circuito H, anche alla linea di ritardo D, costituita da una rete resistenza/capacità, con diodo in senso inverso; il circuito di ritardo D comprende quindi un conduttore unidirezionale, cosicché il suo comportamento risulta funzione del verso della corrente.

La resistenza è sufficientemente elevata (esempio: 1 Mohm) ed il valore di capacità è tale da realizzare una costante di tempo RC sufficientemente elevata (es: C=lpF, per avere una RC = circa 1 sec).

In condizioni di normale funzionamento, il condensatore (C) viene caricato lentamente, attraverso la resistenza (R) (1 Mohm), ogni qualvolta il bit trasmesso è a livello logico alto, e viene scaricato velocemente (la costante di tempo della scarica è circa 100 volte inferiore a quella della carica) attraverso il diodo ogni qualvolta il bit trasmesso è a livello logico basso. In conseguenza di ciò, la tensione applicata al morsetto negativo del comparatore F rimane permanentemente ad un livello molto basso (qualche decina di millivolt).

Nel caso invece in cui il "master" rilevi un comportamento anomalo dello "slave”, esso può intervenire su quest’ultimo mantenendo costantemente alto il segnale in uscita dell'optoisolatore B e provocando, dopo un determinato tempo (che è pari a circa 1 sec, nel caso in cui 0=1μΡ ed R=lMohm), il superamento della soglia di tensione presente al morsetto positivo del comparatore F.

Nel momento in cui la tensione applicata al morsetto negativo del comparatore F supera quella di riferimento Vr applicata a quello positivo, l'uscita OUT dello stesso assume un valore basso e blocca il microcontrollore "slave" H nello stato di inizializzazione (stato di RESET). Per uscire dallo-stato di reset del microcontrollore, una volta terminata la "routine" di inizializzazione, viene utilizzata una delle uscite idi quest'ultimo, tale da assumere un valore, imposto dallo stesso microcontrollore, in grado di chiudere interruttore E. La chiusura verso massa deirinterruttore E, provocata dalla fine dell'operazione di reset/inizializzazione del microcontrollore H, provoca la scarica immediata del condensatore della linea di ritardo D, azzerando il livello del segnale applicato al morsetto negativo del comparatore F ed eliminando la causa dello stato di reset del microcontrollore.

Il microcontrollore, uscito dallo stato di reset/inizializzazione, inizierà di nuovo la corretta esecuzione del suo programma e provvederà, per prima cosa, a cambiare lo stato della sua uscita connessa airinterruttore E, in modo che il meccanismo di reset forzato da parte del "master" possa essere "armato" di nuovo.

Pertanto, attraverso il circuito schematizzato in figura 3a e descritto più in dettaglio, seppur a titolo di esempio non limitativo, in figura 3b, il modulo di controllo ("master") è in grado di imporre, in caso di necessità, una reinizializzazione del modulo di potenza ("slave") attraverso la stessa linea di comunicazione optoisolata, la quale viene, allo scopo, mantenuta costantemente alta per un tempo sufficiente (es: 1 sec), legato ai valori di R e C della linea di ritardo D.

Più in generale, nel caso che anche il "master" sia dotato di un circuito di reset del tipo indicato nelle figure 3 a e 3b, il controllo fra i due microcontrollori sarà di tipo reciproco, rendendo il sistema nel suo insieme ben protetto nei confronti dei disturbi elettrici.

Dalla descrizione effettuata risultano pertanto chiare le caratteristiche del sistema di controllo di apparati elettrodomestici secondo l'invenzione, così come chiari ne risultano i suoi vantaggi.

Claims (23)

1. R I V E N D I C A Z I O N I 1. Sistema di controllo elettronico di tipo modulare adatto per la gestione di apparati elettrodomestici in cui almeno uno dèi moduli elettronici (MP) è connesso con la tensione di rete senza isolamento galvanico ed è accoppiato con il resto del sistema (MC) attraverso una linea di comunicazione seriale bidirezionale isolata galvanicamente (5;B), caratterizzato dal fatto che la temporizzazione che gestisce detta linea seriale bidirezionale isolata è derivata dalla frequenza di rete.
2. 2. Sistema di controllo elettronico di tipo modulare adatto per la gestione di apparati elettrodomestici in cui almeno uno dei moduli elettronici (MP) è connesso con la tensione di rete senza isolamento galvanico ed è accoppiato ad un secondo modulo elettronico (MC) attraverso una linea seriale bidirezionale isolata galvanicamente, caratterizzato dal fatto che detta linea seriale è di tipo sincrono e non prevede un canale dedicato per il segnale di sincronismo (clock), il segnale di sincronismo (clock) per la gestione di detta linea seriale sincrona essendo derivato dalla frequenza di rete e scorrendo in uno dei due canali che rappresentano il mezzo fisico di scambio reciproco di informazioni tra i due moduli elettronici.
3. 3. Sistema, secondo almeno una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che entrambi detti moduli elettronici (MP,MC) comprendono almeno un microcontrollore (4,9).
4. 4. Sistema, secondo almeno una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che il segnale di sincronismo è ricavato tramite una resistenza di opportuno valore e potenza (RR1,RR3), che porta il segnale sinusoidale all'ingresso ad alta impedenza (CMOS) di un microcontrollore (4,9).
5. 5. Sistema, secondo la rivendicazione precedente, caratterizzato dal fatto che sono previsti mezzi di protezione (DD3-DD4, DD6-DD7) di detto ingresso ad alta impedenza (CMOS).
6. 6. Sistema, secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che il microcontrollore (4,9) presenta uno squadratore d'onda (SS1.SS2), per evitare oscillazioni sui fronti del segnale.
7. 7. Sistema, secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che le transizioni (zero Crossing) del segnale sinusoidale vengano acquisite via software (polling) anziché via hardware (interrupt), le eventuali oscillazioni dei fronti del segnale essendo in tal modo evitate attraverso un semplice filtro, realizzato in particolare via software.
8. 8. Sistema, secondo almeno una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che il modulo connesso con la tensione di rete senza isolamento galvanico è un modulo di potenza (MP), e che il modulo ad esso accoppiato tramite detta linea seriale, in particolare un modulo di controllo (MC) di detto modulo di potenza (MP), è isolato galvanicamente dalla tensione di rete.
9. 9. Sistema, secondo almeno una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detta linea di comunicazione seriale bidirezionale (B) è isolata galvanicamente per mezzo di dispositivi optoisolatori (01,02), detti dispositivi optoisolatori comprendendo in particolare degli optotransistor (01,02), attivati facendo circolare nel relativo diodo emettitore di luce una opportuna corrente, limitata attraverso mezzi resistivi (R1,R4).
10. 10. Sistema, secondo almeno una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detti moduli elettronici (MC.MP), collegati tramite detta linea seriale, lavorano con logica invertente, in particolare allo scopo di consentire il pilotaggio diretto di detti optoisolatori tramite i rispettivi microcontrollori di detti moduli e limitare al minimo il numero dei fili di collegamento.
11. 11. Sistema, secondo almeno una delle rivendicazioni da 1 a 6, caratterizzato dal fatto che detti moduli elettronici (MC,MP), collegati tramite detta linea seriale, lavorano con logica non invertente, dei dispositivi a transistor (Q1,Q2) essendo previsti per rendere compatibili i livelli logici.
12. 12. Sistema, secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzato dal fatto che i due moduli (MP, MC) interconnessi si trasmettono reciprocamente un bit ogni semiperiodo della frequenza della tensione di rete.
13. 13. Sistema, secondo almeno una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che è previsto un protocollo di comunicazione che prevede la possibilità, per i due moduli elettronici connessi mediante detta linea seriale, di effettuare un controllo reciproco della loro corretta funzionalità e/o di intervenire opportunamente nel caso venga riscontrata una anomalia di funzionamento nell'altro modulo.
14. 14. Sistema, secondo almeno la rivendicazione precedente, caratterizzato dal fatto che detta possibilità di intervento, in caso di anomalia, da parte di ciascuno dei due moduli nei confronti dell'altro, è basata su un circuito elettronico (fig. 3a-3b) in grado di essere pilotato attraverso detta linea seriale isolata, detto circuito elettronico comprendendo in particolare un circuito di ritardo (D), un circuito (Cr) atto a fornire un riferimento di tensione (Vr), un interruttore controllato (E), un comparatore di tensione (F), un circuito di reset (G).
15. 15. Sistema, secondo almeno una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che l'accoppiamento di due moduli comprende un circuito di ritardo (D), detto circuito di ritardo (D) comprendendo in particolare un conduttore unidirezionale, così che il suo comportamento risulta funzione del senso della corrente.
16. 16. Sistema, secondo almeno una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che l'accoppiamento di due moduli comprende - un circuito rivelatore di malfunzionamento (D,E,Cr,F) - un circuito di ritardo (D) che stabilisce in tempo entro cui interviene il circuito di reset, o ripristino della corretta funzionalità (A,H,D,Cr,E,F,G) e - un circuito a soglia (F,Cr,G) che genera il segnale di ripristino di corretto funzionamento.
17. 17. Sistema di controllo elettronico di tipo modulare adatto per la gestione di apparati elettrodomestici in cui almeno uno dei moduli elettronici (MP) è connesso con la tensione di rete senza isolamento galvanico ed è accoppiato ad un secondo modulo elettronico (MC) attraverso una linea seriale bidirezionale isolata galvanicamente (5;B), caratterizzato dal fatto che è previsto un protocollo di comunicazione che prevede la possibilità di effettuare un controllo tra i moduli della corretta funzionalità e/o di intervenire opportunamente nel caso venga riscontrata una anomalia di funzionamento in un modulo.
18. 18. Metodo per la gestione di apparati elettrodomestici del tipo modulare comprendente due moduli, in particolare un primo che svolge la funzione di controllore (MC) ed un secondo che svolge la funzione di controllato (MP), ove almeno uno dei due moduli elettronici (MP) è connesso con la tensione di rete senza isolamento galvanico ed è accoppiato con l'altro modulo (MC) attraverso una linea di comunicazione seriale bidirezionale isolata galvanicamente (5;B), detta linea seriale prevedendo due soli canali simmetrici complementari che rappresentano il mezzo di scambio reciproco di informazioni fra i due moduli (MP,MC), caratterizzato dal fatto che il segnale di sincronismo (clock) per la gestione di detta linea seriale bidirezionale viene derivato dalla frequenza di rete, il protocollo di comunicazione tra i due moduli elettronici prevedendo in particolare la trasmissione di un bit ogni semiperiodo della tensione di rete (nel caso di frequenza di rete di 50 Hz).
19. 19. Metodo, secondo la rivendicazione precedente, caratterizzato dal fatto che è previsto un protocollo di comunicazione tra i due moduli elettronici per la verifica della bontà dei dati scambiati dai due moduli, detto protocollo di comunicazione operando come segue: - nello stato di non comunicazione, entrambi i moduli mantengono le loro uscite di comunicazione a livello logico alto; - il segnale di inizio comunicazione è fornito da un modulo controllore ("master") che pone a livello basso il segnale applicato all'ingresso di comunicazione del modulo controllato ("slave"); - il modulo controllato ("slave") risponde ponendo a livello basso, a sua volta, il - segnale applicato all'ingresso di comunicazione del modulo controllore ("master"); - la verifica dell'awenuta risposta del modulo controllato ("slave") costituisce per il modulo controllore ("master") il segnale di sincronizzazione e l'abilitazione per la successiva trasmissione dei bit associati ad un byte di informazione. • la trasmissione di detto byte di informazione si conclude con un livello mantenuto alto (bit di stop), fino a che il modulo controllore non fornirà di nuovo un livello basso (bit di start) di inizio trasmissione del successivo byte.
20. 20. Metodo, secondo la rivendicazione precedente, caratterizzato dal fatto che nel caso in cui il modulo controllato ("slave") non risponda entro un determinato tempo (per esempio compreso entro 10 msec, nel caso di una frequenza di rete di 50 Hz), il modulo controllore ("master") prende atto del malfunzionamento e può eventualmente intervenire sul modulo controllato ("slave") per rispristinare il corretto funzionamento.
21. 21. Metodo, secondo almeno una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che le informazioni seriali inviate dall'uscita (output) di un modulo controllore ("master") raggiungono l'ingresso (input) del modulo controllato ("slave") attraverso un optòisolatore, il segnale elettrico binario che esce dall'optoisolatore essendo in particolare applicato, oltre che all'ingresso (input) del modulo controllato ("slave") anche ad un circuito di ritardo.
22. 22. Metodo, secondo almeno una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che un modulo elettronico controllore ("master") è atto ad imporre, in caso di necessità, una reinizializzazione del modulo elettronico controllato ("slave"), attraverso la stessa linea di comunicazione isolata, il controllo fra i due moduli elettronici essendo in particolare di tipo reciproco, qualora essi presentino entrambi un circuito di reset.
23. 23. Metodo per il controllo della funzionalità di un sistema elettronico di tipo modulare adatto per la gestione di apparati elettrodomestici comprendente almeno due moduli elettronici (MC,MP) ciascuno comprendente un microcontrollore, caratterizzato dai seguenti passi: - rilevare, attraverso un circuito rivelatore (E), il malfunzionamento di un modulo ; - imporre, tramite un circuito di ritardo (D), una durata massima per tale malfunzionamento, - attivare, tramite un circuito di reset (F,Cr), un segnale di ripristino della corretta funzionalità, qualora detta durata massima di malfunzionamento sia superata; - portare detto segnale di ripristino ad un ingresso di reset del microcontrollore del modulo malfunzionante.