ITTO970558A1 - Dispositivo rilevatore di guasti lungo una linea elettrica di un veico lo, in particolare un veicolo industriale. - Google Patents

Description

D E S C R I Z IO N E

del brevetto per invenzione industriale

La presente invenzione è relativa ad un dispositivo rilevatore di guasti lungo una linea elettrica di un veicolo, in particolare un veicolo industriale.

Nei veicoli stradali risulta spesso difficile risalire alle cause dei guasti verificatisi nel circuito elettrico. Tale difficoltà risulta ancora maggiore nei veicoli industriali, data la maggior complessità del circuito elettrico ed la lunghezza delle linee elettriche che alimentano i vari apparati/dispositivi elettrici .

A volte,· pur individuando la linea elettrica guasta, non è possibile risalire con facilità al punto esatto in cui il guasto è localizzato. In tali casi si interviene, generalmente, realizzando un by-pass lungo tale linea, cioè collegando un cavo di conduzione elettrica in parallelo al cavo difettoso^.

In tal modo, tuttavia, oltre a non risolvere le cause del guasto, si complica ancor più il circuito elettrico con l'aggiunta di ulteriori cavi.

Scopo della presente invenzione è la realizzazione di un dispositivo rilevatore di guasti lungo una linea elettrica, vantaggiosamente utilizzabile per la diagnostica del circuito elettrico di un veicolo industriale, e che sia in grado di localizzare con precisione i guasti stessi.

Secondo la presente invenzione viene realizzato un dispositivo rilevatore di guasti lungo una linea elettrica di un veicolo, in particolare un veicolo industriale, caratterizzato dal fatto di comprendere mezzi generatori di segnale atti a generare un segnale di test e ad alimentare detto segnale di test a detta linea elettrica, e mezzi rilevatori di segnale atti ad interagire elettricamente e magneticamente con detta linea elettrica per rilevare detto segnale di test.

Per una migliore comprensione della presente invenzione viene ora descritta una forma di realizzazione preferita, a puro titolo di esempio non limitativo, con riferimento ai disegni allegati, nei quali:

- la figura la mostra schematicamente una porzione del circuito elettrico di un veicolo industriale atta ad essere diagnosticata con il dispositivo secondo la presente invenzione;

- le figure lb ed le illustrano un tratto del circuito elettrico di figura la, in cui è presente un primo e, rispettivamente, un secondo tipo di guasto;

- la figura 2 mostra uno schema circuitale di una parte del dispositivo dell'invenzione; e

- la figura 3 mostra uno schema circuitale di una ulteriore parte del dispositivo dell'invenzione.

Il dispositivo dell’invenzione consente di effettuare una diagnosi del circuito elettrico di un veicolo tramite un monitoraggio locale del campo elettrico e del campo magnetico lungo le linee di conduzione elettrica del circuito elettrico stesso, consentendo così di localizzare eventuali guasti.

Nel caso generale, un circuito elettrico di un veicolo comprende una batteria di alimentazione, una centralina di interconnessione, una pluralità di linee elettriche colleganti la centralina di interconnessione agli utilizzatori elettrici del veicolo (luci, motoriduttori dei tergicristalli, ecc.) per l'alimentazione degli utilizzatori elettrici stessi, ed una pluralità di dispositivi di comando (interruttori, deviatori, ecc..) azionabili dal conducente ed interconnessi con la centralina per l'attivazione di rispettive linee elettriche. Nella successiva descrizione dell’invenzione, si farà riferimento, senza perdere di generalità, ad un solo utilizzatore elettrico, alla relativa linea elettrica ed al relativo dispositivo di comando, fermo restando che ogni considerazione può essere estesa a qualsiasi linea elettrica del veicolo.

Nella figura la è indicato con 1 un circuito elettrico .(mostrato solo in parte in quanto noto) di un veicolo industriale non illustrato. Il circuito elettrico 1 comprende una batteria di alimentazione 2, una centralina di interconnessione 3 di tipo noto collegata alla batteria di alimentazione 2, una linea elettrica 4 collegante la centralina 3 ad un utilizzatore elettrico remoto 5 (ad esempio la lampadina di una luce posteriore del veicolo) ed un circuito di comando 10 associato alla linea elettrica 4. La linea elettrica 4 comprende più cavi elettrici 6, collegati in serie fra loro tramite connettori elettrici 7.

La centralina 3 presenta un morsetto ausiliario 8 accessibile dall'esterno della centralina 3 e collegato, internamente alla centralina 3 stessa, alla linea elettrica 4.

Il circuito di comando 10 comprende un interruttore 11, ad esempio un interruttore ad azionamento manuale, ed un relè 12 portato dalla centralina di interconnessione 3 ed atto a chiudere, quando l’interruttore 11 viene azionato in chiusura, un ulteriore interruttore 13 atto a collegare la linea elettrica 4 con la batteria di alimentazione 2.

Sempre in figura la è indicato, con 15, un dispositivo rilevatore di guasti, oggetto della presente invenzione; il dispositivo 15 comprende un generatore di segnali 16 ed un rilevatore di segnali 17. Il generatore di segnali 16 è realizzato come descritto in seguito con riferimento alla figura 2, ed è atto ad essere collegato al morsetto ausiliario 8 della centralina elettronica 3, per alimentare un segnale di test T alla linea elettrica 4. Il rilevatore di segnali 17 è un apparecchio portatile, descritto in seguito con riferimento alla figura 3, ed è atto ad essere disposto in prossimità della linea elettrica 4 e ad essere spostato lungo la linea elettrica 4 stessa per interagire elettricamente e magneticamente con essa quando è attraversata dal segnale di test T.

Con riferimento alla figura 2, il generatore di segnali 16 comprende un generatore di funzioni 21 di tipo noto ed atto a generare un segnale periodico S, un amplificatore di potenza 22 collegato all'uscita del generatore di funzioni 21 ed atto ad amplificare il segnale S per ottenere il segnale di test T avente ampiezza di circa 100 V, ed un trasformatore 23 di disaccoppiamento galvanico interposto tra l'uscita dell'amplificatore di potenza 22 ed un morsetto di uscita 24 del generatore di segnali 16; in particolare il morsetto di uscita 24 è atto ad essere connesso al morsetto 8 della centralina elettronica 3 per alimentare alla linea elettrica 4 il segnale di test T.

Il generatore di funzioni 21 'è provvisto di ingressi di comando 21a, 21b, 21c per la regolazione (in modo non illustrato in quanto noto) del segnale S e, quindi, del segnale di test T. In particolare, il generatore di funzioni 21 comprende un primo ingresso di comando 21a per la scelta del tipo di forma d’onda (sinusoidale, quadrata o triangolare), un secondo ingresso di comando 21b per la regolazione della frequenza F del segnale S nel range compreso fra una frequenza minima F1 (pari ad esempio a 1000 Hz) ed una frequenza massima F2 (pari ad esempio a 5000 Hz), ed un terzo ingresso di comando 21c per la regolazione del fattore di utilizzazione ( "duty cycle ") FU associato al segnale S. La frequenza del segnale S, regolata normalmente intorno ai 3500 Hz, viene variata nel caso in cui altre parti del circuito elettrico 1 presentino effetti di risonanza proprio in corrispondenza di tale frequenza, provocando quindi la propagazione del segnale di test T in aree indesiderate diverse dalla linea elettrica 4. Il fattore dì utilizzazione FU viene invece regolato per variare l'energia associata al segnale T in funzione della lunghezza della linea elettrica da diagnosticare e per evitare di danneggiare eventuali parti elettroniche (non illustrate) funzionanti a bassa potenza (ad esempio microprocessori) interconnesse alla centralina 3.

Con riferimento alla figura 3, il rilevatore di segnali 17 comprende uno stadio di rilevazione 27, uno stadio di filtraggio ed amplificazione 28, uno stadio di comparazione e commutazione 29 ed uno stadio di segnalazione 30.

Lo stadio di rilevazione 27 include un sensore di campo magnetico 31, comprendente una bobina 31a atta a realizzare un accoppiamento induttivo con la linea elettrica 4 da diagnosticare, ed un sensore di campo elettrico 32, comprendente una piastra metallica piana 32a atta a realizzare un accoppiamento capacitivo con la linea elettrica 4.

In particolare, il sensore 31 è atto a generare una tensione VH alternata correlata all'intensità del campo magnetico H generato dalla linea elettrica 4 ed alla distanza a cui tale campo viene misurato, cioè alla distanza della bobina 31a dal cavo 6 monitorato. Il sensore 32 è invece atto a generare una corrente IE alternata correlata all'intensità del campo elettrico E generato dalla tensione alternata presente nel cavo 6 ed alla distanza fra la piastra 32a ed il cavo 6 stesso.

Lo stadio di filtraggio ed amplificazione 28 comprende una coppia di filtri passa-banda 33, 34, con banda passante compresa fra 1000 Hz e 5000 Hz, collegati in ingresso alle uscite del sensore di campo magnetico 31 e del sensore di campo elettrico 32. Lo stadio di filtraggio ed amplificazione 28 comprende inoltre una coppia di amplificatori 35 e 36 di tipo noto, collegati il primo all'uscita del filtro 33 ed il secondo all'uscita del filtro 34; l'amplificatore 35 è del tipo tensione/tensione e trasforma la tensione VH in una tensione V1; l'amplificatore 36 è del tipo corrente/tensione e trasforma la corrente IE in una tensione V2. In particolare, gli amplificatori 35 e 36 sono tali da fornire, quando la linea elettrica 4 è correttamente <' >funzionante, una tensione V2 (associata, come detto, al campo elettrico E) sempre maggiore della tensione V1 (associata al campo magnetico H).

Lo stadio di comparazione e commutazione 29 comprende un commutatore 39, nel quale un nodo 42 di uscita viene collegato alternativamente, in base al valore di un segnale di comando C a due livelli, ad un primo nodo di ingresso 40 collegato all'uscita dell’amplificatore 35 o ad un secondo nodo di ingresso 41 collegato all'uscita dell'amplificatore 36. Lo stadio di comparazione e commutazione 29 comprende anche un comparatore 44 di tipo noto atto a confrontare le tensioni V1 e V2 per generare il segnale di comando C ed alimentarlo al commutatore 39. In particolare, il comparatore 44 genera un segnale di comando C di valore Ci se V1>V2 e di valore C2≠Ci se V\<V2. Nel primo caso (V1>V2) , il commutatore 39 collega l'uscita 42 all'ingresso 40 in modo da avere sull'uscita 42 la tensione Vi, mentre nel secondo caso V1>V2 , il commutatore 39 collega l'uscita 42 all'ingresso 41 in modo da avere sull'uscita 42 la tensione V2. In pratica, sull'uscita 42 del commutatore 39 è presente una tensione V pari alla più alta fra le due tensioni V1 e V2 e, in base a quanto detto in precedenza, nel caso in cui la linea elettrica 4 sia correttamente funzionante la tensione V sarà pari a V2.

Lo stadio di segnalazione 30 comprende un segnalatore acustico 46 ed un segnalatore luminoso 47. Il segnalatore acustico 46 è collegato al nodo di uscita 42 del commutatore 39 ed è atto a emettere un suono di intensità proporzionale alla tensione V. Il segnalatore luminoso 47 è anch'esso collegato al nodo di uscita 42 del commutatore 39 e comprende un misuratore di livello 48 di tipo noto collegato in uscita ad un gruppo di indicatori luminosi 49 di tipo LED, disposti in fila in modo da definire una scala luminosa graduata. In pratica, il misuratore di livello 48 effettua, in modo noto, un confronto fra la tensione V ed una serie di valori di soglia progressivamente crescenti associati ciascuno ad un indicatore luminoso 48 e fornisce corrente ai soli indicatori luminosi 48 presentanti un valore di soglia minore della tensione V.

In uso, per diagnosticare l'efficienza della linea 4, il generatore di segnali 16 viene connesso, come illustrato in figura la, al morsetto ausiliario 8. Prima dell'alimentazione del segnale di test T alla linea elettrica 4, quest'ultima viene sconnessa, qualora non lo fosse già, dalla batteria 2, agendo sull'interruttore 11. Il generatore dì segnali 16 viene quindi attivato in modo da alimentare alla linea 4, attraverso il morsetto ausiliario 8, il segnale di test T.

Quindi, il rilevatore di segnali 17 viene disposto in prossimità della linea elettrica 4 in un punto prossimo alla centralina di interconnessione 3, e viene successivamente spostato, sempre vicino alla linea elettrica 4, verso 1'utilizzatore elettrico 5.

Se la linea elettrica 4 non presenta guasti (Figura 1), vengono generati, in seguito all'applicazione del segnale di test T, un campo elettrico E ed un campo magnetico H che presentano valori non trascurabili in prossimità dei cavi 6 per tutta la lunghezza della linea 4. Il rilevatore di segnali 17 rileva quindi, lungo tutta la linea 4, i campi E e H e sul segnalatore luminoso 47 si accende un numero di indicatori luminosi (LED) 49 proporzionale all'intensità del campo elettrico E (poiché in tale situazione, come già detto precedentemente, si ha V2>V1). Contemporaneamente, il segnalatore acustico 46 emette un segnale acustico di intensità proporzionale all'intensità del campo elettrico E.

Nel caso, illustrato in figura lb, in cui lungo la linea elettrica 4 sia presente un'interruzione (indicata con 50), ad esempio causata della rottura di uno dei cavi 6 o del distacco di uno dei cavi 6 dal rispettivo connettore 7, il campo elettrico E sarà presente in prossimità del tratto linea 4a che si estende tra la centralina 3 e l'interruzione 50 e sarà sostanzialmente nullo in corrispondenza del tratto di linea 4b che si estende fra l'interruzione 50 e 1'utilizzatore elettrico 5,mentre il campo magnetico H sarà nullo lungo tutta la linea elettrica 4 stessa, a causa dell'interruzione del flusso di corrente. In tale situazione, il rilevatore di segnali 17 fornirà, a monte dell'interruzione 50, segnali acustici e luminosi non nulli e proporzionali all’intensità del campo elettrico E, mentre a valle dell'interruzione 50, essendo nulli entrambi i campi, esso fornirà segnali acustici e luminosi entrambi nulli. Se il rilevatore di segnali 17 viene spostato in modo continuo lungo la linea 4, l'interruzione viene localizzata con facilità dall'operatore poiché in corrispondenza di tale interruzione si ha una brusca diminuzione sia del segnale acustico che di quello luminoso (quest'ultima diminuzione, in particolare, si manifesta con lo spegnimento graduale di tutti i LED).

Se, come illustrato in figura le, lungo la linea elettrica 4 è presente un corto circuito verso massa (indicato con 51), il campo elettrico E ed il campo magnetico H saranno presenti in prossimità del tratto linea 4a che si estende tra la centralina 3 ed il corto circuito 51 ed il campo elettrico E ed il campo magnetico H saranno entrambi sostanzialmente nulli in corrispondenza del tratto di linea 4b che si estende fra il cortocircuito 51 e 1'utilizzatore elettrico 5.

Anche in tale situazione, il rilevatore di segnali 17 fornirà, a monte del corto circuito 51, segnali acustici e luminosi non nulli e proporzionali al più intenso fra i segnali V1 e V2, mentre a valle del corto circuito 51, essendo nulli entrambi i campi E ed H, esso fornirà segnali acustici e luminosi entrambi nulli. Anche in questo caso, se il rilevatore di segnali 17 viene spostato in modo continuo lungo la linea elettrica 4, il guasto (in questo caso il corto circuito 51) viene localizzato con facilità poiché in corrispondenza di tale corto circuito si ha una brusca diminuzione sia del segnale acustico che di quello luminoso.

Il dispositivo dell'invenzione, come risulta da quanto descritto precedentemente, consente di localizzare in maniera semplice, precisa e veloce eventuali guasti presenti nel circuito elettrico dì un veicolo industriale.

Risulta infine chiaro che al dispositivo rilevatore di guasti qui descritto ed illustrato possono essere apportate modifiche e varianti che non escono dall'ambito di protezione della presente invenzione.

Claims (1)

1. R I V E N D I C A Z I O N I 1.- Dispositivo rilevatore di guasti lungo una linea elettrica di un veicolo, in particolare un veicolo industriale, caratterizzato dal fatto di comprendere mezzi generatori di segnale (16) atti a generare un segnale di test (T) e ad alimentare detto segnale di test (T) a detta linea elettrica (4),-e mezzi rilevatori di segnale (17) atti ad interagire elettricamente e magneticamente con detta linea elettrica (4) per rilevare detto segnale di test (T). 2.- Dispositivo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detti mezzi generatori di segnale (16) comprendono mezzi generatori di funzioni (21) atti a generare detto segnale di test (T) presentante andamento periodico; detti mezzi generatori di funzioni (21) essendo di tipo impostabile (21a) per generare forme d'onda diverse, in particolare una forma d'onda sinusoidale, quadra o triangolare. 3.- Dispositivo secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzato dal fatto che detti mezzi generatori di segnale (16) comprendono primi mezzi di regolazione (21b) per modificare la frequenza del detto segnale di test (T) fra un valore di frequenza minimo (F1) ed un valore di frequenza massimo (F2) . 4.- Dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detti mezzi generatori di segnale (16) comprendono secondi mezzi di regolazione (21b) per modificare il fattore di utilizzazione (FU) del detto segnale di test. 5.- Dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detti mezzi rilevatori (17) comprendono mezzi sensori di campo magnetico (31) atti a generare un primo segnale (VH) legato al campo magnetico (H) associato a detto segnale di test (T) percorrente la detta linea elettrica (4), e mezzi sensori di campo elettrico (32) atti a generare un secondo segnale (IE) legato al campo elettrico (E) associato a detto segnale di test (T) percorrente la detta linea elettrica (4). 6.- Dispositivo secondo la rivendicazione 5, caratterizzato dal fatto che i detti mezzi sensori di campo magnetico (31) comprendono mezzi ad accoppiamento induttivo (31a) atti ad accoppiarsi in modo induttivo con detta linea elettrica (4) per generare il detto primo segnale (VH) e che i detti mezzi sensori di campo elettrico (32) comprendono mezzi ad accoppiamento capacitivo (32a) atti ad accoppiarsi in modo capacitivo con la detta linea elettrica (4) per generare il detto secondo segnale (IE). 7.- Dispositivo secondo la rivendicazione 5 o 6, caratterizzato dal fatto che i detti mezzi di rilevazione (17) comprendono mezzi di segnalazione visiva (47) atti a generare un segnale visivo correlato alternativamente con l'intensità del detto campo elettrico (E) o del detto campo magnetico (H), e mezzi di segnalazione acustica (46) atti a generare un segnale acustico la cui intensità è legata alternativamente con l'intensità del campo elettrico (E) o con l'intensità del campo magnetico (H) associati a detto segnale di test (T) percorrente la detta linea elettrica (4). 8.- Dispositivo secondo la rivendicazione 7, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di segnalazione visiva (47) comprendono una scala luminosa graduata. 9.- Dispositivo secondo la rivendicazione 7 o 8, caratterizzato dal fatto che i detti mezzi di rilevazione (17) comprendono mezzi di commutazione automatica (39, 44) interposti fra i detti mezzi sensori di campo magnetico e di campo elettrico (31, 32) ed i detti mezzi di segnalazione visiva ed acustica (47, 46) ed atti a collegare alternativamente ed in modo automatico un nodo di uscita (42) comunicante con detti mezzi di segnalazione visiva ed acustica (47, 46) ad un primo nodo di ingresso (40) collegato ai detti mezzi sensori di campo magnetico (31) o ad un secondo nodo di ingresso (41) collegato ai detti mezzi sensori di campo elettrico (32). 10.- Dispositivo di controllo per una trasmissione automatizzata di un veicolo, sostanzialmente come descritto ed illustrato nei disegni allegati,