MX2013015421A - Despachador de manos libres con una sola celda de operacion y almacenamiento de bateria. - Google Patents

Abstract

Un dispositivo electrónico que incluye por o menos un componente electrónico y una fuente de poder que tiene por lo menos dos celdas. Una celda enciende el componente electrónico y las celdas restantes se mantienen en reserva. Un control de circuitos se conecta al componente encendido electrónico y a la fuente de poder. El circuito de control incluye un controlador que genera una señal de carga, un circuito regulador de impulsos está conectado a controlador el cual recibe la energía a partir de la fuente de poder y genera una señal de impulsos para convertirse en una señal de carga. Un condensador se conecta al controlador y recibe la señal de carga y proporciona un voltaje predeterminado al componente electrónico. Un circuito regulador de impulsos y el controlador monitorean la fuente de poder y obtienen energía de una de las celdas restantes mantenidas en reserva cuando la celda está completamente agotada.

Description

DESPACHADOR DE MANOS LIBRES CON UNA SOLA CELDA DE OPERACIÓN Y ALMACENAMIENTO DE BATERÍA REFERENCIA CRUZADA DE LA SOLICITUD RELACIONADA Esta solicitud reclama la prioridad de la solicitud de patente Estadounidense con No. de Serie 13/175,027 presentada el 1 de Julio, 201 1 , y la cual se incorpora aquí por referencia.

CAMPO TECNICO Generalmente, la presente invención está dirigida a un despachador de fluido de manos libres electrónico. En particular, la presente invención proporciona una característica de almacenamiento de batería lo que asegura que una batería (celda) está totalmente agotada antes de encender una segunda batería (celda). Específicamente, la presente invención está dirigida a una batería operada con un despachador de manos libres el cual utiliza un supercapacitor para operar un controlador basado en un sistema que proporciona energía constante al despachador hasta que la batería está totalmente agotada después de lo cual el controlador se cambia a otra batería.

ANTECEDENTES DE LA TÉCNICA Manos libres, algunas veces se refiere a un despachador de manos libres que son bien conocidos en la técnica. Muchos despachadores son de baterías lo cual les permite ser convenientemente colocados la mayoría en cualquier parte sin necesidad de un servició de conexión electrónico. Por supuesto, las baterías, también se refieren a las celdas, que funcionan durante un periodo de tiempo y esto requiere que las baterías sean reemplazadas. Si la batería no es reemplazada a tiempo, entonces el despachador es declarado inoperante. Una forma de superar este problema es reemplazar la batería en un tiempo predeterminado. Sin embargo, esto es considerado una pérdida ya que la vida total de la batería reemplazada no se utiliza.

Una solución alternativa es la de proporcionar un sistema de respaldo de batería para el despachador. En dicha configuración, el despachador intercambia a una segunda batería cargada cuando la primera batería utilizada es total o parcialmente descargada. Aunque es una mejora, el uso de una batería en las últimas etapas de su vida puede también ser un problema. Específicamente, los niveles de energía proporcionados por la batería mayormente agotada pueden no ser adecuados para operar totalmente el sistema del despachador, motor y/o bomba utilizados para despachar el material de fluido. En consecuencia, puede haber ciclos de administración que duren más de lo que se supone o ciclos de administración que pueden ser intermitentes. Otro inconveniente de utilizar baterías múltiples requiere que éstas se conecten en serie. De este modo, un controlador asociado con el despachador elige una batería con el valor de voltaje más alto para operar el dispositivo. Esto tiene la desventaja de requerir baterías que sean del mismo tipo. Cuando se conectan en serie, el rendimiento de un grupo de baterías es limitado por la celda más débil. Así, al mezclar diferentes tipos de baterías (en serie) puede causar una falla. Una vez que una de las baterías se descarga, ésta puede iniciar una carga en la polaridad opuesta y dar como resultado una falla de la batería y posiblemente aún en el despachador. En el pasado, se intentó diferenciar los tipos de baterías en una configuración en serie dando como resultado un circuito difícil y complicado. Por lo tanto, existe la necesidad de un despachador de manos libres o libre al tacto con un sistema de respaldo de batería que agote completamente una batería antes de ser cambiada por una segunda batería. Esto es también necesario para asegurar que un ciclo de operación total se está implementando a pesar del valor de carga restante. Y, existe la necesidad de permitir diferentes tipos de baterías que pueden utilizarse en el despachador. También existe la necesidad en la técnica de proporcionar una indicación cuando la batería esté totalmente agotada de modo que ésta pueda ser reemplazada.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN En vista de lo anterior, este es un primer aspecto de la presente invención que proporciona un despachador de manos libres con una sola celda de operación y un almacenamiento de batería.

En otro aspecto de la presente invención para proporcionar un dispositivo electrónico, que comprende por lo menos un componente electrónico, una fuente de poder que comprende por lo menos dos celdas, en donde por lo menos una celda enciende el componente electrónico y las celdas restantes se mantienen en reserva; y un circuito de control se conecta a por lo menos un componente electrónico y a la fuente de poder, el circuito de control comprende un controlador que genera una señal de carga, un circuito regulador de impulsos conectado al controlador y que recibe energía de la fuente de poder y genera una señal de impulsos recibidos por el controlador para la conversión en la señal de carga, y un capacitor conectado al controlador y que recibe la señal de carga de éste, el capacitor proporciona un voltaje predeterminado al componente electrónico, el circuito regulador de impulsos y el controlador monitorea la fuente de poder y obtiene energía de por lo menos una de las celdas restantes manteniéndose en reserva cuando una celda esté totalmente agotada.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS Para un entendimiento completo de los objetos, técnicas y estructura de la invención, se deberá hacer referencia a la siguiente descripción detallada y a los dibujos que le acompañan, en donde: La Fig. 1 es un diagrama esquemático de un despachador hecho de acuerdo con los conceptos de la presente invención, en donde una cubierta del despachador se muestra en traslúcido para mostrar los componentes internos del despachador; y La Fig. 2 es un diagrama esquemático electrónico de un circuito de control utilizado por el despachador de acuerdo con los conceptos de la presente invención.

MEJOR MODO DE LLEVAR A CABO LA INVENCIÓN Refiriéndonos ahora a los dibujos y en particular a la Fig. 1 puede observase que un despachador de manos libres hecho de acuerdo con la presente invención se designa generalmente con el número 10. Aunque los conceptos de la presente invención están dirigidos a un despachador de manos libres o libre al tacto, los expertos en la técnica apreciarán que la presente invención también sea utilizada en cualquier dispositivo que sea operado por baterías o que utilice energía desde otra fuente de poder principal convencional para encender por lo menos un componente electrónico. En cualquier caso, el despachador 10 incluye un alojamiento 12 el cual proporciona una cubierta o puerta 13 que cuando se abre permite a un técnico instalar o reemplazar un repuesto en el receptáculo 14. El receptáculo 14, al que también se le puede llamar cartucho, contiene un material fluido tal como un jabón, un desinfectante u otro material que sea suministrado en cantidades de medición. Asociados con el repuesto en el contenedor 14 está la boquilla 16 la cual es un conducto del contenedor hacia un objeto que recibe el fluido tal como las manos del usuario o cualquier otro objeto en el cual el fluido sea suministrado. El despachador 10 incluye un mecanismo de bomba 18 el cual es interpuesto entre el receptáculo 14 y la boquilla 16. El mecanismo 18 se acopla a un mecanismo de accionamiento 20 tal como un motor o un solenoide que actúa como mecanismo de bomba.

Un sensor de proximidad 22 está asociado con el alojamiento 12 y puede estar en la forma de sensor tipo capacitivo, sónico o infrarrojo el cual detecta la presencia de un objeto o las manos del usuario. Un circuito de control 24 pasa por el alojamiento y se conecta con el sensor de proximidad 22, el mecanismo de accionamiento 20 y el mecanismo de bomba 18. una fuente de poder 26, será discutida con más detalle, que provee energía eléctrica al sensor 22, el circuito de control 24, el mecanismo de la bomba 18 y el mecanismo de accionamiento 20. La fuente de poder 26 incluye por lo menos dos baterías, las cuales también se les conoce como celdas a través de la especificación.

En general, el circuito de control 24 es utilizado para controlar los componentes electrónicos asociados con el despachador 10. Esto incluye, pero no está limitado al mecanismo de bomba, al mecanismo de accionamiento, al sensor 22 y al circuito de control 24. Se apreciará que las características del despachador 10 se aplican a otros dispositivos que no son despachadores o que son despachadores o dispositivos de manos libres. De hecho, la presente invención pude ser utilizada con cualquier dispositivo que se basa en baterías o celdas por largos periodos de tiempo extendidos.

Refiriéndonos ahora a la Fig. 2 se puede observar que el despachador 10 incluye el circuito de control 24. El circuito de control 24 incluye un controlador 28 el cual generalmente recibe entradas y genera salidas en conjunto con los otros componentes del circuito. El controlador 28 proporciona el hardware necesario, software y memoria para implementar las características de operación del circuito de control 24 y el despachador 10. En una modalidad, el controlador puede ser de Silicon Labs número de parte C8051 F312. En la presente modalidad, el controlador 28 es un dispositivo de "modo nativo" como el que se proporcionó por Texas Instruments número de parte MSP430L092. Dicho controlador tiene sus ventajas porque éste no utiliza una tensión interna en el voltaje. Los controladores de modo nativo son también ventajosos ya que sus requerimientos de energía son significativamente reducidos. En cualquier evento, el presente controlador está configurado para permitir de manera selectiva una carga que fluye en ambas direcciones.

La fuente de poder 26, la cual también se refiere como almacenamiento de batería, incluye por lo menos dos baterías 32 y 34 que están conectadas en paralelo. El término "batería" puede referirse a una celda en donde la celda significa una batería, un panel solar o cualquier otra fuente de energía eléctrica. Se podrá apreciar que puede haber más de dos diferentes tipos de celdas incluidas en la fuente de poder las cuales pueden ser del mismo tipo o de diferentes tipos. Específicamente, las celdas podrían ser una mezcla de tipo alcalino, un tipo hidro niquel-metal, un tipo de servicio pesado, una batería AA, una C, una D, una AAA o cualquier otro tipo de batería que no pierda su función del circuito de control y otros componentes dentro del despachador.

Interpuesto entre la fuente de poder 26 y el controlador 28 está un circuito de selección de celda 36 el cual asiste en la selección de la batería para operar el circuito de control 24 y los componentes relacionados del despachador. La selección del circuito 36 incluye una pluralidad de transistores de efecto de campo 38 A-D en donde cada transistor 38 genera una señal 40 de selección correspondiente que es transmitida al controlador 28. Se apreciará que cada transistor 38 está asociado con una celda correspondiente que podría ser incluida en el almacenamiento de batería y que dos celdas adicionales puedan ser suministradas por la fuente de poder que no se muestra en la Figura 2. En cualquier caso, la selección de señales 40 es recibida por el controlador 28 si los niveles de voltaje de la celda asociada son suficientes para el transistor correspondiente 38. Los niveles de carga insuficientes, como se indicó mediante la selección de señales 40, se detectan y procesan como corresponde por el controlador 28.

Un circuito indicador de celda 42 está conectado entre el circuito de selección de celda 28 en donde el circuito 42 indica cual celda ha sido agotada o no. El circuito 42 incluye una pluralidad de resistores 43 proporcionados con un sufijo apropiado A-D que está conectado con los ánodos correspondientes de diodos emisores de luz (LEDs) 44 A-D. El otro extremo de cada resistor 43 es conectado a la salida del FET correspondiente 38 mediante un indicador de línea 50. Los expertos en la técnica apreciarán que otros elementos de iluminación puedan utilizarse en lugar de LEDs. Conectados a los cátodos de LEDs 44 A-D está un transistor 46 el cual es operativamente controlado por una línea del transistor 48 conectada al controlador 28. En la mayoría de las modalidades, la línea del transistor 48 es energizada cuando la cubierta 13 se abre. Por supuesto, otros eventos podrían ser utilizados para generar una señal en la línea del transistor 48 tal como un pulsador externo. En cualquier caso, cuando el controlador determine que una celda en particular está agotada, el LED 44 apropiadamente correspondiente es iluminado cuando la cubierta se abra. En la alternativa, los LEDs 44 pueden iluminarse si una celda correspondiente todavía tiene una energía adecuada.

El circuito del controlador 24 incluye un número de sub-circuitos o características utilizados para implementar la operación del despachador 10. En particular, un circuito de consulta 54 genera un rango de señal de radio frecuencia al recibir una señal de consulta 56 generada por el controlador. Esta característica confirma la presencia de un receptáculo para una recarga adecuada en el almacenamiento del despachador. En la presente modalidad, el receptáculo de recarga puede ser proporcionado con un indicio u otro tipo de dispositivo de señalización de respuesta que genere una señal de reemplazo en respuesta a la señal RF. Un circuito de confirmación 58 detecta la señal de reemplazo y genera una señal de confirmación 60 que es recibida por el controlador 28. En otras modalidades, el circuito de confirmación 58 puede detectar simplemente si el receptáculo de recarga está presente y/o si es un receptáculo válido o no. Si el contenedor no es aprobado, entonces el controlador 28 no permitirá la operación de las otras características del despachador.

Un circuito de control del motor 64 está conectado al controlador 28 y recibe las señales de operación del controlador mediante una línea de señal 66. El circuito 64 proporciona una línea de señal de retorno 68 hacia el monitor para la operación del motor. El circuito 64 energiza el motor el cual a su vez opera el mecanismo de accionamiento 20 en el tiempo apropiado y para la longitud apropiada de tiempo dependiendo de las características de operación específicas del despachador.

Un circuito de sensor de leva 70 se conecta al controlador 28 y proporciona una detección del motor y/o mecanismo 20 colocado mediante una línea de señal del sensor 72. El circuito 70 proporciona la confirmación de la posición de operación del motor o mecanismo para asegurar que el motor está apagado o que el mecanismo es detenido en el momento apropiado basándose en la posición relativa de la leva asociada con esto. En otras palabras, el circuito de sensor 70 está asociado con un sensor de posición acoplado a un eje del motor del motor o a una característica del mecanismo 20 para detectar la posición del mismo. Si el circuito no detecta una posición apropiada del eje motor y/o mecanismo durante o después de un ciclo de abastecimiento, el controlador 28 implementa una acción correctiva apropiada.

Un circuito de sensor próximo 76 está conectado al controlador 28 en donde el controlador genera una señal del sensor 78 para iniciar una operación de un transceptor infrarrojo o similar asociado con el sensor 22. Un circuito del receptor 80 es también conectado al controlador 28 cuando el sensor detecta la presencia de una señal de retorno reflejada por un objeto. Ese evento de detección es transmitido en una línea de señal del receptor 82 al controlador. En otras palabras, a medida que el sensor de proximidad emita una señal, cualquier retorno o señales reflejadas se detectarán mediante el circuito 80 y se enviarán al controlador 28 para la iniciación de un ciclo de suministro. Los expertos en la técnica apreciarán que el controlador 28 genere la señal 78 de una manera predeterminada para conservar la energía de la batería. Por ejemplo, la señal 78 puede operar el sensor de proximidad a un índice periódico reducido hasta que se detecte un objeto. El índice puede entonces ser incrementado por un período de tiempo hasta que el tiempo de un objeto no se detecte más.

Un interruptor de efecto Hall 84 es conectado con el controlador 28 mediante una línea de señal 86. El interruptor de efecto Hall 84 se acopla a la cubierta 13 de modo tal que cada vez que la cubierta se abra se genere una señal apropiada. A la detección de dicha señal, el controlador 28 genera la señal 48 que enciende el transistor 46. Esto permite la iluminación de los LEDs asociados con el circuito indicador 42 para determinar o mostrar cuales celdas se han agotado o no.

Un circuito oscilador 90 se conecta al controlador 28 mediante una línea de señal 92 para implementar la operación del controlador. Como expertos en la técnica se apreciará, que el circuito oscilador 90 proporcione una señal de reloj adecuada y un índice de señal de reloj, tal como 32 kilohertz, para asegurar la operación del controlador. Un cabezal de programación 94 también se conecta al controlador 28 mediante un cabezal de la línea de señal 96. El cabezal 94 permite al experto en la técnica o al personal de la fábrica ajustar el software utilizado por el controlador para la operación del despachador.

Un circuito regulador de impulsos 100 es conectado al controlador 28 por medio de una línea de batería 102 y una señal de impulsos 104. Un circuito de conexión del supercapacitor 106 está también conectado al controlador y recibe la entrada del controlador mediante la señal de carga 108. Un súper controlador 110 está conectado al circuito 106 y mantiene un nivel predeterminado de carga que corre por todos los componentes del despachador electrónico. Juntos, el circuito regulador de impulsos 100, el circuito de conexión 106, y la función del controlador 28 para energizar el supercapacitor y utilizar de manera eficiente la energía proporcionada de la batería.

Al arranque, el circuito regulador 100 se conecta al controlador 28, selecciona la celda de energía con voltaje más bajo disponible para monitorear las señales de selección respectivas 40 para determinar qué celda o batería puede suministrar una cantidad suficiente de energía para el resto del circuito. El circuito 100 utiliza entonces la batería seleccionada, mediante la línea de la batería 102, para cargar el supercapacitor 110 mediante la señal de impulso 104, a través del controlador 28, la señal de carga 108 y el circuito 106 hasta que se obtenga el nivel de carga deseado. Después, el controlador 28 se hace cargo de la operación del circuito y determina cuánto más carga es colocada en el supercapacitor y luego el circuito regulador de impulsos es colocado en una condición inactiva. El controlador 28 es programado para verificar de manera periódica el estatus del voltaje del supercapacitor cada cinco minutos u otros periodos de tiempo seleccionados. El controlador 28 puede también ser programado para verificar el estado del voltaje del supercapacitor 110 después de cada ciclo de abastecimiento. Si el controlador 28 determina durante una de estas verificaciones que el supercapacitor tiene un valor de carga insuficiente, entonces el controlador 28 pasa por una condición activa y el circuito regulador 100 re-energiza el supercapacitor mediante la señal de impulsos 104 y la señal de carga 108. En caso de que un ciclo de administración sea iniciado y la carga en el supercapacitor sea insuficiente, entonces la batería seleccionada en la fuente de poder 26 opera el despachador 10 directamente a través del controlador. Si la batería seleccionada puede todavía proporcionar energía, pero una cantidad insuficiente opera el despachador, el circuito regulador 100 intenta cargar el supercapacitor. Una vez que la batería seleccionada está completamente agotada, el controlador 28 selecciona entonces la siguiente batería utilizable con el valor de voltaje más bajo como se describió anteriormente. Con la configuración descrita anteriormente, los expertos en la técnica apreciarán que el despachador 10 sea capaz de operar una sola celda o batería, más específicamente el supercapacitor. En la presente modalidad, el despachador consume cerca de 200 µ watts para dar energía a todos los componentes de consumo de corriente en modo de espera y aproximadamente de dos Joules (2 watts/segundos) durante un evento de abastecimiento.

Basándose en lo anterior, las ventajas de la presente invención son fácilmente aparentes. El despachador es capaz de operar fuera de cualquier tipo de batería. Esto permite la simplificación de la configuración de la batería y un ahorro de espacio. Además, una batería con una carga parcial no está dispuesta hasta que esté completamente agotada. Esto permite que el servicio/reemplazo de la batería se coordine con un reemplazo regular del receptáculo para repuesto. El despachador es también benéfico ya que las celdas están identificadas por tener un valor de voltaje adecuado o inadecuado cuando la cubierta de la tapa se abre.

Así, puede verse que los objetos de la invención se han satisfecho mediante la estructura y su método para utilizarse como se mencionó anteriormente. Mientras de conformidad con los Estatutos de la Patente, solo el mejor modo y las modalidades preferentes se han presentado y descrito en detalle, debe entenderse que la invención no está limitada a esto o de este modo.

Por consiguiente, para una apreciación del verdadero enfoque y amplitud de la invención, deberá hacerse referencia a las siguientes reivindicaciones.

Claims (9)

REIVINDICACIONES

1. Un dispositivo electrónico, caracterizado porque además comprende: por lo menos un componente electrónico; una fuente de poder que comprende por lo menos dos celdas, en donde por lo menos una celda enciende dicho componente electrónico y las celdas restantes se mantienen en reserva; y un circuito de control conectado a por lo menos un componente electrónico y a una fuente de poder, dicho circuito de control comprende: un controlador que genera una señal de carga; un circuito regulador de impulsos conectado al controlador y receptor de energía a partir de la fuente de poder y generar una señal de impulso recibida por el controlador para la conversión en dicha señal de carga; y un capacitor conectado al controlador y que recibe una señal de carga ahí dentro, el capacitor proporciona un voltaje predeterminado a dicho componente electrónico. dicho circuito regulador de impulsos y el controlador monitorean la fuente de poder y consume energía a partir de por lo menos una de las celdas restantes que se mantienen en reserva cuando dicha celda está completamente agotada.

2. El dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1 , caracterizado además porque por lo menos dos celdas son de diferentes tipos y tamaños seleccionados a partir de un grupo que consta de pilas alcalinas, NiMH, AA, AAA, C y D.

3. El dispositivo de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque por lo menos dos celdas están conectadas en paralelo.

4. El dispositivo de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque comprende: un alojamiento adaptado para recibir un receptáculo con repuesto de fluido, caracterizado además porque por lo menos un componente electrónico ayuda a suministrar el fluido a partir de dicho receptáculo de repuesto de fluido.

5. El dispositivo de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque además comprende: un circuito indicador de celda que comprende por lo menos un elemento de luz asociado con cada celda y que está conectado a dicho controlador, dicho elemento de luz indica si la celda asociada está agotada o no.

6. El dispositivo de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado porque además comprende: una cubierta asociada con dicho alojamiento; y un interruptor de tapa acoplada a la cubierta y conectado al controlador, dicho controlador ilumina el elemento de luz dependiendo de si la celda asociada está agotada o no.

7. El dispositivo de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque el capacitor es un supercapacitor que tiene un valor mayor a 1 Farad, en donde el supercapacitor enciende por lo menos el dispositivo electrónico.

8. El dispositivo de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado además porque la fuente de poder enciende el componente electrónico en el caso de que el supercapacitor tenga carga insuficiente.

9. El dispositivo de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado porque además comprende: Un circuito de selección de celda conectado entre la fuente de poder y el controlador, en donde el controlador genera la selección de señales recibidas por el circuito de selección de celdas para conectar una seleccionada de por lo menos dos celdas a dicho circuito regulador de impulsos.