MX2008011906A - Modulo electronico para una bobina de corriente alterna/corriente directa dentro de un contactor electromagnetico. - Google Patents

Abstract

La presente invención se relaciona con un dispositivo y un método para utilizar un módulo (1) de control como un control en interfase de una bobina (3) de control AC/DC configurada en forma doble que comprende monitorear un voltaje de bobina de la bobina (3) de control, determinar si el voltaje de bobina es mayor que una tensión de aflojamiento predeterminada, y determinar si el voltaje de bobina es mayor que un voltaje de captura predeterminado. Además, un impulso estable generado se reinicia en caso de que se determine que el voltaje de bobina es menor que la tensión de aflojamiento predeterminada.

Description

MÓDULO ELECTRÓNICO PARA UNA BOBINA DE CORRIENTE ALTERNA/CORRIENTE DIRECTA DENTRO DE UN CONTACTOR ELECTROMAGNÉTICO Campo de la Invención La presente invención se relaciona con contactores electromagnéticos y en particular, con la implementación de contactores electromagnéticos que comprenden bobinas AC/DC.

Antecedentes de la Invención Los contactores se utilizan como dispositivos controlados eléctricamente para energizar circuitos. En forma convencional, los contactores se ensamblan con tres elementos principales: una estructura de contacto para llevar corriente, un ensamble electromagnético para proporcionar la fuerza para cerrar los contactos de la estructura de contacto y un alojamiento de marco para encerrar el contacto y el ensamble electromagnético. Típicamente, en el caso de que los contactos del contactor se hayan colocado en su lugar en un estado cerrado, la impedancia de una bobina de control dentro del ensamble electromagnético limita la corriente dentro de la bobina de control cuando se suministra un abastecimiento de energía AC a la bobina. Sin embargo, en caso de que el abastecimiento de energía sea un abastecimiento DC, no habrá reactancia presenta para limitar la corriente dentro de la bobina de control. La única resistencia que está disponible para limitar el suministro DC es que la bobina de control en si, por lo tanto, necesite la implementación de bobinas de control DC que son mucho más grandes de tamaño que las bobinas de control AC para los contactores que se especifican para usarse dentro de los sistemas de abastecimiento de bobina DC. La disparidad en los tamaños de bobina lleva a costos de fabricación incrementados ya que se deben construir dos dispositivos de contactor que comprenden diferentes bobinas de control para los dispositivos construidos para tasas de voltaje similares. Además, los diseños electromagnéticos para los contactores AC y DC también son diferentes. Por lo tanto, existe la necesidad de que un dispositivo contactor se utilice junto con los sistemas de abastecimiento de energía AC y DC.

Breve Descripción de la Invención Una modalidad eiemplificativa de la presente invención comprende un dispositivo contactor electromagnético. El dispositivo contactor electromagnético comprende un módulo de control. El módulo de control comprende un circuito de energía, en donde el circuito de energía comprende un ensamble de bobina, además, el circuito de energía está configurado para recibir el voltaje de abastecimiento de AC o DC. El módulo de control también comprende un circuito de control análogo, el circuito de control análogo está en comunicación con el circuito de energía, en donde el circuito de control se configura para monitorear un voltaje de bobina dentro del ensamble de bobina.

Otra modalidad eiemplificativa de la presente invención comprende un método para utilizar un módulo de control como un control en interfase de una bobina de control AC/DC. El método comprende monitorear el voltaje de bobina de la bobina de control, determinar si el voltaje de bobina es mayor que la tensión de aflojamiento predeterminada y determinar si el voltaje de bobina es mayor que un voltaje de captura predeterminado. El método también comprende reiniciar un impulso estable en el caso de que se determine que el voltaje de bobina sea menor que la tensión de aflojamiento predeterminada. Las características y ventajas adicionales se alcanzan a través de las técnicas de la presente invención. Otras modalidades y aspectos de la invención se describen con detalle aquí y se consideran parte de la invención reclamada.

Breve Descripción de los Dibujos La materia en cuestión considerada como la invención se señala en forma particular y se reclama con detalle en las reivindicaciones en la conclusión de esta especificación. Lo anterior y otros objetivos, características y ventajas de la invención serán evidentes a partir de la siguiente descripción detallada cuando se toma junto con los dibujos acompañantes, en los cuales: La Figura 1 es un diagrama que muestra los detalles de una sección transversal de un dispositivo contactor de conformidad con las modalidades de la presente invención.

La Figura 2 es un diagrama de un módulo de control electrónico de conformidad con las modalidades de la presente invención. La Figura 3 es un diagrama de un regulador de voltaje de conmutación eiemplificativo que se puede implementar de conformidad con las modalidades ejemplificativas de la presente invención. La Figura 4 es un diagrama de flujo que detalla un método para utilizar un módulo de control como un control en ¡nterfase de una bobina de control AC/DC, de conformidad con las modalidades de la presente invención. La descripción detallada explica las modalidades ejemplificativas de la presente invención, junto con sus ventajas y características, a manera de ejemplo con referencia a los dibujos.

Descripción Detallada de la Invención Una o más de las modalidades ejemplificativas de la invención se describen con detalle a continuación. Las modalidades descritas tienen la intención de ser solamente ilustrativas ya que muchas variaciones y modificaciones serán evidentes para las personas experimentadas en la técnica. Con referencia a los dibujos, los números iguales representan partes iguales a través de las diferentes vistas. Las modalidades ejemplificativas de la presente invención comprenden un ensamble de bobina de imán que forma un aspecto importante del circuito de control de la presente invención. La presente invención implementa una bobina AC/DC novedosa por las operaciones que inician dentro de un módulo de control electrónico que está en interfase con un voltaje de abastecimiento y la bobina de control. El módulo de control permite un suficiente período de tiempo monoestable de conmutación que permite que los contactos móviles del contactor capture o haga contacto con los contactos no móviles del contactor. Este período es seguido por un período estable que asegura que se mantenga una condición sostenida dentro del contactor. El generador de impulso utilizado en las modalidades ejemplificativas de la presente invención se configura para emitir impulsos estables y monoestables. Por lo general, la generación de impulso estable se refiere a un impulso oscilante que no tiene un estado permanente, ya que cambia continuamente su estado, y produce una salida de onda cuadrada de un ciclo de tiempo predeterminado. Por el contrario, la generación de impulso monoestable emite un solo impulso de salida- ALTO o BAJO - cuando se aplica una señal de activación de impulso apropiada. Esta señal de activación inicia un ciclo de tiempo que provoca que la salida de monoestable cambie de estado al inicio del ciclo de tiempo y permanezca en este estado secundario hasta que se reinicie a su estado original al final del ciclo de tiempo. Dentro de los aspectos de las modalidades ejemplificativas de la presente invención, el ciclo de funcionamiento del período estable se incrementa en caso de un voltaje en disminución de abastecimiento de bobina, lo cual asegura una fuerza de sostenimiento de contacto óptimo. Además, como se presenta ahora, la presente invención no requiere el uso de un micro-controlador o un circuito activador para lograr los objetivos operativos de la presente invención. Además, todos los circuitos que se implementan dentro de las modalidades ejemplificativas de la presente invención son con base puramente análoga. Como se menciona antes, la presente invención implementa una bobina AC/DC dentro de modalidades ejemplificativas. Típicamente, las bobinas de abastecimiento DC son mucho más grandes en escala que sus equivalentes AC. Sin embargo, la presente invención no requiere el diseño separado de una bobina AC o DC dentro de las modalidades ejemplificativas. Dentro de las modalidades ejemplificativas de la presente invención, las bobinas de abastecimiento AC y DC se caracterizan dentro de la misma bobina, lo cual reduce esencialmente el tamaño de las bobinas DC que se pueden implementar dentro del dispositivo contactor. De esta forma, el mismo sistema electromagnético, ya sea con base en AC o DC, es apropiado para permitir las funciones operativas del contactor DC de las modalidades ejemplificativas de la presente invención. Este aspecto inventivo se logra al cortar o disminuir el voltaje de suministro de durante la condición de sostenimiento dentro del contactor, lo cual elimina la necesidad de tener una bobina grande de suministro DC. Otra ventaja de la presente invención es que al instituir un ciclo de funcionamiento variable en el modo estable de operación, el ciclo de funcionamiento incrementa conforme el voltaje disminuye, lo cual evita eventos molestos de desconexión. La Figura 1 muestra un diagrama en sección transversal de un dispositivo 100 contactor. Como se muestra, el contactor 100 comprende un ensamble 6 de contacto de imán de bobina de control magnético móvil, un ensamble 3 de bobina, un imán fijo con un ensamble 5 de placa de base y placas 7 de contacto fijas. Durante una condición de sostenimiento, los contactos 6 y 7 fijo y móvil permanecen en contacto en la punta 9 del contacto. El módulo 1 de control electrónico realiza una interfase entre las terminales 4 de abastecimiento de energía de bobina de control y el ensamble 3 de bobina de control. Los elementos del contactor están alojados dentro del alojamiento 8. Durante la operación, el módulo 1 de control electrónico se configura físicamente como un intermediario funcional entre el contactor 100 y el suministro de energía para el contactor 100. Este aspecto es esencial para permitir las modalidades ejemplificativas de la presente invención, para proporcionar el uso del mismo ensamble 3 de la bobina de control para ambos abastecimientos de energía AC y DC. El módulo 1 de control electrónico comprende un circuito de suministro de energía que comprende un circuito convertidor directo, y un circuito de control. Cada uno de los componentes operativos antes mencionados también comprende una serie de sub-componentes funcionales. El circuito de suministro de energía actúa como una fuente de voltaje de salida constante para varios intervalos del voltaje de entrada - aunque el voltaje de salida del circuito de suministro de energía permanece fijo a 9 V. La Figura 2 muestra un diagrama que detalla los elementos del módulo 1 de control electrónico. Como se muestra un circuito 10 rectificador de puente se utiliza para rectificar un voltaje de suministro para el ensamble 3 de bobina, en donde el voltaje de abastecimiento puede ser un voltaje de abastecimiento AC o DC. Dos capacitores 13 electrólitos se implementan para filtrar en forma separada el voltaje para el circuito de suministro de energía y el circuito de control. Dentro de las modalidades ejemplificativas de la presente invención, el circuito de energía comprende el rectificador 10 puente, el filtro 13, el ensamble 3 de bobina, un diodo 14 y un dispositivo 11 de conmutación. Además, el circuito de control comprende un generador 17 de impulso, un circuito 18 lógico de control, un circuito 12 OR, un circuito 16 resistor dependiente del voltaje, y un circuito 15 regulador de voltaje de control del convertidor directo (convertidor DC a DC descendente). Como se muestra, el circuito 10 rectificador comprende un rectificador 22 puente y un par de diodos 21. La salida del puente se alimenta al circuito de energía. Además, el par de diodos 21 alimentan al circuito 15 regulador de voltaje de control. La terminal positiva del rectificador 22 puente se conecta con una de las terminales 4 de bobina, la otra terminal 4 de bobina se conecta en serie con el dispositivo 11 de conmutación. Dentro de las modalidades ejemplificativas de la presente invención, el uso de un circuito 10 rectificador 10 puede ser configurado en caso de que sea deseado utilizar el suministro de energía DC. El circuito de control requiere un suministro de energía de 9V; en donde un voltaje constante se suministra al circuito de control a través del circuito 15 regulador del voltaje de control (por ejemplo, este voltaje constante puede ser suministrado con el uso de un regulador de tensión de aflojamiento (LDO) en combinación con un circuito regulador de voltaje de conmutación). Para permitir que las modalidades ejemplificativas de la presente invención operen sobre un amplio intervalo de voltajes, los voltajes de entrada se dividen en tres diferentes rangos: un rango bajo de 12V, un rango medio de 24V-60V y un rango alto de 72V - 440V. En el caso de la presencia de un voltaje de bobina bajo de 12V, se implementa un regulador de tensión de aflojamiento. En el caso de la presencia de un voltaje de rango medio de 24V - 60V, se implementa un circuito de conmutación en combinación con un regulador de voltaje LDO. Un circuito de conmutación eiemplificativo que se puede implementar dentro de las modalidades ejemplificativas de la presente invención, se muestra en la Figura 3. El circuito regulador de voltaje de conmutación mostrado en la Figura 3 comprende un IC de conmutación IR2153 que activa el MOSFET Q1 del convertidor directo. Con el fin de mantener un voltaje de salida constante, la retroalimentación se logra con el uso de un diodo D2 TL431. La resistencia R1 de entrada juega un papel muy importante al determinar el rango de voltaje de entrada del circuito. Como tal, la resistencia R1 de entrada se utiliza con el regulador de voltaje LDO. El regulador de voltaje de conmutación de la Figura 3, otra vez se utiliza en caso de la presencia de un voltaje de alto rango de 72V - 440V. Otra vez, el valor de la resistencia R1 de entrada se ajusta de conformidad con ello, con el fin de obtener el rango de voltaje requerido. Mientras no es posible determinar el voltaje de entrada suministrado al ensamble 3 de bobina. El nivel de voltaje de captura cambia dependiendo de la tasa de voltaje del ensamble 3 de bobina. Con el fin de permitir que el contactor 6 capture en el punto de captura correcto, un divisor potencial se puede configurar para configurarse en forma manual. Dentro de las modalidades ejemplificativas de la presente invención, esta opción puede ser provista a un usuario a través de un conmutador de selección DIP, en donde los rangos de selección son 12V; 24V, 48V, 60V, 72V, 110V, 230V y 440V. El circuito 18 lógico de control monitorea el voltaje de suministro del ensamble 3 de bobina (paso 405 de la Figura 4) y en respuesta a sus actividades de monitoreo, produce las salidas de control requeridas. Se hace una determinación en el circuito 18 lógico de control para asegurar que si el voltaje de abastecimiento es mayor que la tensión de aflojamiento que ha sido predeterminado para el contactor (paso 410). Cuando voltaje de abastecimiento del ensamble 3 de bobina es mayor que la tensión de aflojamiento predeterminada del contactor, el controlador 18 ajusta una entrada de REINICIO para un impulso 23 estable que se genera en el generador 17 de impulso en ALTO. El generador 17 de impulso genera impulsos 23 estables con una alta frecuencia (por ejemplo, aproximadamente a 500 Hz) (paso 415). Sin embargo, la corriente de ensamble de bobina en este caso no es suficiente para la captura de contacto con el contactor 100. Dentro de los aspectos de la presente invención, el voltaje de captura del contactor 100 siempre es mayor que la tensión de aflojamiento. El lógico de control también determina si el voltaje de bobina es mayor que el voltaje de captura del contactor 100 (paso 420): En caso de que el voltaje de bobina sea mayor que el voltaje de captura del contactor 100, el controlador 18 ajusta la entrada de REINICIO del generador de impulso monoestable del generador 17 de impulso en ALTO. Conforme el voltaje de abastecimiento cruza el voltaje de captura, el generador 17 de impulso genera un impulso 24 monoestable (paso 425). El impulso 24 monoestable es emitido por un período de tiempo mayor o igual que el tiempo de captura predeterminado del contactor 100. El circuito 12 OR añade juntas las dos salidas del generador 17 de impulso (es decir, una salida estable y una salida monoestable). La salida resultante comprende el impulso monoestable del período de tiempo designado. La generación de esta salida permite una captura apropiada de los contactos (6,7) dentro del contactor 100. Después de que los contactos se cierran, esto es, se termina el período monoestable - los impulsos estables continúan manteniéndose en los contactos (6, 7). El ciclo de funcionamiento en el voltaje tasado se determina con base en la fuerza de resorte dentro del contactor 100. El ciclo de funcionamiento está diseñado para la fuerza mínima requerida para mantener los contactos en un voltaje tasado, este aspecto asegura el consumo mínimo de energía de la bobina. Conforme el voltaje de suministro del ensamble 3 de bobina se disminuye, la resistencia ofrecida por el circuito 16 resistor dependiente del voltaje se incrementa. El circuito resistor dependiente del voltaje asegura que el ancho del impulso del impulso 23 estable incrementa con el voltaje de abastecimiento en disminución. Esto incrementa el ciclo de funcionamiento del modo estable en forma lineal con la disminución en voltaje. Esta operación asegura un sostenimiento casi constante en la fuerza dentro de la bobina 3 de ensamble. Además, en caso de que el voltaje de bobina caiga por debajo de la tensión de aflojamiento predeterminada, el controlador 18 reinicia el generador 17 de impulso estable (paso 430) y la tensión de aflojamiento de los contactos 6. Mientras la invención ha sido descrita con referencia a las modalidades ejemplificativas, las personas experimentadas en la técnica podrán comprender que se pueden realizar varios cambios y se pueden sustituir equivalentes para los elementos del mismo sin apartarse del alcance de la invención. Además, se pueden hacer muchas modificaciones para adaptar una situación o material particular con las enseñanzas de la invención sin apartarse del alcance esencial de la misma. Por lo tanto, se tiene la intención de que la invención no esté limitada a las modalidades particulares descritas para llevar a cabo esta invención, pero la invención incluirá todas las modalidades que caigan dentro del alcance de las reivindicaciones.

Claims (10)

REIVINDICACIONES

1. Un dispositivo (100) contactor electromagnético, el dispositivo (100) contactor electromagnético está caracterizado porque comprende: un módulo (1) de control, el módulo (1) de control comprende: un circuito de energía, en donde el circuito de energía comprende un ensamble (3) de bobina, además, el circuito de energía se configura para recibir un voltaje de suministro AC o DC; y un circuito (18) de circuito análogo, el circuito (18) de circuito análogo está en comunicación con el circuito de energía, en donde el circuito (18) de control está configurado para monitorear un voltaje de bobina dentro del ensamble (3) de bobina.

2. El dispositivo (100) de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque en respuesta al voltaje de bobina que es mayor que la tensión de aflojamiento predeterminada, en el circuito (18) de control, una entrada de REINICIO para un impulso estable producido desde el generador (17) de impulso se ajusta en ALTO.

3. El dispositivo (100) de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque en respuesta al voltaje de bobina que es mayor que un voltaje de captura predeterminado, entonces el circuito (18) de control, la entrada REINICIO del impulso monoestable producido desde el generador (17) de impulso se ajusta en ALTO.

4. El dispositivo (100) de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque el generador (17) de impulso se configura para generar una salida de impulso monoestable por un período de tiempo que es mayor o igual que un período de tiempo de captura predeterminado para el dispositivo.

5. El dispositivo (100) de conformidad con la reivindicación 4, 5 caracterizado porque el generador (17) de impulso se configura para combinar el impulso estable y el impulso monoestable con el fin de producir un impulso monoestable resultante por un período de tiempo predeterminado.

6. El dispositivo (100) de conformidad con la reivindicación 5, 10 caracterizado porque la generación de un impulso monoestable continúa después de que un período de tiempo para la generación de un impulso monoestable ha cesado.

7. El dispositivo (100) de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque en respuesta al voltaje de abastecimiento de bobina I5 que disminuye el ciclo de funcionamiento del impulso monoestable se incrementa en forma lineal con la disminución en el voltaje de bobina.

8. El dispositivo (100) de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado porque el impulso estable se reinicia en respuesta a que el voltaje de bobina es menor que la tensión de aflojamiento predeterminada. 0

9. El dispositivo (100) de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado porque el circuito de energía entrega un suministro de energía constante al circuito (18) de control análogo.

10. El dispositivo (100) de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque el suministro de energía constante se entrega al 5 circuito 18 de control análogo en respuesta a un voltaje de suministro predeterminado que se entrega al circuito de energía, el voltaje de abastecimiento se selecciona de un rango predeterminado de voltajes de abastecimiento.