ALOJAMIENTO MODULAR PARA INSTRUMENTO ELECTRICO Y MIEMBRO DE MONTAJE PARA EL MISMO
Esta invención se refiere a un alojamiento modular para un instrumento de medición o de tipo para medición eléctrica, un instrumento eléctrico que comprende tal alojamiento y un miembro de montaje para el mismo La invención se refiere particularmente a un alojamiento para instrumento adaptado para alojar uno de una pluralidad de instrumentos para medir o de medición eléctrica de tipo modular Los instrumentos para medir o de medición eléctrica se proporcionan usualmente con un tablero de exhibición de manera que se puedan exhibir las lecturas del instrumento para medir o de medición en forma ya sea análoga o digital de manera que las lecturas se puedan leer para monitorear el registro u otros propósitos por usuarios de equipo para el que se usa el instrumento Muchos instrumentos del tipo para medir o de medición son montados en paneles, es decir el panel de exhibición en un extremo del instrumento se monta en una abertura de tamaño correspondiente en un panel en el cual se pueden montar varios instrumentos En arreglos montados en panel el panel de exhibición se monta substancialmente a ras con la superficie del panel, con el cuerpo principal del instrumento que se oculta detras del panel y fuera de la vista del usuario El instrumento se monta típicamente en una manera de tipo voladizo con el instrumento que se soporta en la abertura y se asegura al panel en varias maneras Hay una demanda creciente para instrumentos eléctricos medidores o de tipo de medición que se leen de manera remota mediante un procesador lejano que puede estar colocado en un centro de control hasta 100 metros o mas del instrumento Se pueden diseñar instrumentos para este tipo de aplicación sin una unidad de exhibición legible que permite que se hagan o se desvien ahorros en costo contra los costos adicionales de una interfase de comunicación y cableado de instalación Típicamente, los instrumentos eléctricos medidores o de tipo de medición que no tienen una pantalla de exhibición se montan de manera diferente a los instrumentos montados en paneles con un exhibidor Los instrumentos sin un exhibidor se montan usualmente ya sea en la superficie, incluyendo montaje en muros, o se montan en un riel DIN en un gabinete Hasta ahora, ha sido necesario para los fabricantes de instrumentos diseñar y desarrollar rangos separados de instrumentos eléctricos medidores o de tipo para medición para aplicaciones montadas en panel, donde se requiere un exhibidor, y aplicaciones montadas en la superficie o en rieles donde se puede reemplazar el exhibidor con una interfase de comunicación Esto ha conducido a diseños de instrumentos eléctricos significativamente diferentes, con algunos componentes compartidos, para cada uno de los métodos de montaje involucrados Una consecuencia de los métodos de montaje diferentes descritos es que se pueden compartir muy pocos componentes con frecuencia porque las dimensiones principales de los instrumentos se determinan por el método de montaje que se emplea Por ejemplo, instrumentos montados en panel se tienen que conformar a una forma y tamaño normales de manera que ajustan en aberturas de panel normales, por ejemplo 92 mm x 92 mm para un estándar particular Esto resulta en alojamientos de tamaño y forma diferentes para los instrumentos que evitan el uso de componentes eléctricos comunes tales como PCB s Los PCB's pueden contener los mismos componentes eléctricos discretos, pero el tamaño y la forma del instrumento determinan que la fabricación de estos componentes en el PCB y es usualmente diferente para cada aplicación de montaje Esto puede tener un impacto significativo en el costo de los instrumentos ya que volúmenes menores de producción pueden evitar que se hagan economías de escala De acuerdo con un aspecto de la invención hay un alojamiento modular para encerrar un instrumento eléctrico medidor o de tipo de medición, dicho alojamiento que esta adaptado para alojar uno de una pluralidad de instrumentos eléctricos medidores o de medición de tipo modular incluyendo instrumentos con o sin un exhibidor legible el alojamiento que comprende por lo menos un extremo abierto para recibir uno de dichos instrumentos dentro del alojamiento y medios de conexión para conexión con un miembro de cierre de extremo intercambiable el cual, en una primera configuración, comprende un panel de exhibición transparente para un exhibidor legible y en una segunda configuración una placa de montaje para montar dicho instrumento con respecto a una superficie o un riel conector El alojamiento modular de acuerdo con este aspecto de la invención permite rápidamente que se use un solo alojamiento para un rango de instrumentos incluyendo instrumentos montados en panel montados en riel y montados en superficie con o sin un exhibidor legible Esto puede reducir significativamente costos de fabricación y otros costos de producción asociados puesto que permite compartir componentes, incluyendo el alojamiento y otros componentes eléctricos tales como PCB s a través de un rango de instrumentos Este enfoque modular para el diseño y fabricación de los instrumentos puede resultar en que se compartan 90% de los componentes de un instrumento en particular en un rango de productos Por ejemplo reemplazando la pantalla de exhibición de un instrumento montado en panel con un miembro de cierre de extremo intercambiable que comprende una placa de montaje para montar el instrumento directa o indirectamente en una superficie o un riel conector los componentes restantes se pueden compartir para aplicaciones montadas en superficie, montadas en riel y montadas en panel Esto puede resultar en ahorros cruzados significativos puesto que se pueden lograr volúmenes de producción de mayor volumen para los componentes compartidos El alojamiento modular de este aspecto de la invención proporciona rápidamente un rango de instrumentos modulares y esto es ventajoso no solamente en términos de costos de producción sino también en términos de inventarios de refacciones mantenimiento del rango de productos modulares y por lo tanto mayor satisfacción del cliente o del usuario final El alojamiento modular proporciona también un efecto de comunidad entre las dimensiones externas principales para un rango de instrumentos en particular que comparten un alojamiento común Esto tiene la ventaja de permitir que el espacio de gabinete limitado se maximice puesto que cada instrumento de un rango de instrumentos ocupara la misma cantidad de espacio Esto puede tener también la ventaja de que un instrumento pueda ser cambiado por otro sin tener que re-arreglar la instalación de un numero de instrumentos dentro del gabinete De preferencia dicho medio de conexión comprende un medio de acoplamiento de intercierre capaz de fijar dicho miembro de cierre intercambiable para dicho alojamiento El acoplamiento de intercierre del medio de conexión permite rápidamente que el miembro de cierre se fije al alojamiento modular para cerrar el alojamiento en el extremo abierto el cual, de otra manera seria cerrado mediante el panel de exhibición transparente en la aplicación de montaje en panel En este modo el medio de conexión permite rápidamente que el alojamiento modular se cierre en una manera simple y efectiva en costo En modalidades preferidas dicho medio de conexión comprende parte de un arreglo de sujeción elástica de intercierre El sujetador puede proporcionar una conexión de ajuste automático para cerrar el alojamiento y puede proporcionar adicional o alternativamente medios de liberación para liberar el ínter-acoplamiento del aneglo de sujeción de manera que el miembro de cierre puede ser removido para mantenimiento u otros propósitos De acuerdo con otro aspecto de la invención, se proporciona también un instrumento eléctrico medidor o de medición que comprende un alojamiento de acuerdo con el aspecto antes mencionado de la invención Se apreciara que el instrumento puede comprender cualquier instrumento eléctrico de tipo medidor o de medición que incluye, pero no esta limitado a amperímetros voltímetros, vatímetros, varimetros de tipo análogo o digital medidores de uso de energía eléctrica que incluyen medidores de kilovatio hora y similares, relevadores medidores electrónicos medidores de frecuencia de fase, por ejemplo Este aspecto de la invención contempla también instrumentos eléctricos que tienen un exhibidor legible y/o una interfase de comunicaciones para conexión con un vinculo de comunicación para lectura remota del instrumento El instrumento eléctrico puede comprender cualquier instrumento de tipo medidor o de medición que mide, monitorea registra o responde a valores de parámetros eléctricos De acuerdo con un aspecto mas de la invención, hay un alojamiento modular para encerrar un instrumento eléctrico de tipo medidor o de medición dicho alojamiento que esta adaptado para alojar uno de una pluralidad de instrumentos eléctricos medidores o de medición de tipo modular que incluyen instrumentos con o sin un exhibidor legible, el alojamiento que tiene por lo menos un extremo abierto para recibir uno de dichos instrumentos dentro del alojamiento y un miembro de cierre intercambiable para cerrar dicho extremo abierto, el miembro de cierre que tiene primer medio de conexión para ínter-acoplar con dicho extremo abierto y segundo medio de conexión para montar dicho instrumento a una superficie o un riel conector De preferencia, dicho segundo medio de conexión comprende un conector de riel DIN El conector de riel DIN permite que el alojamiento y el instrumento contenido en el mismo se monten en un riel DIN estándar como se usa comunmente para montar instrumentos eléctricos de tipo medidor o de medición en gabinetes o similares En este aspecto, el miembro de cierre constituye un miembro de montaje o placa de montaje que no solamente cierra el alojamiento modular que contiene el instrumento, sino que proporciona también un medio para montar el alojamiento en un riel DIN Esto minimiza el numero de componentes que son específicos para el tipo de montaje puesto que el miembro de cierre puede incorporar rápidamente el montaje para el alojamiento de un instrumento En este respecto, se apreciara que todos los componentes de un instrumento montado en panel menos el exhibidor y electrónica del exhibidor se pueden usar en un instrumento montado en riel DIN reemplazando el panel exhibidor con una placa de extremo intercambiable en la forma de un miembro de cierre que tiene un conector de riel DIN De preferencia, dicho medio de conexión comprende un canal alargado para acoplamiento con parte de un riel DIN y medios de cerrojo para conectar de manera liberable dicho alojamiento al riel DIN El canal permite rápidamente que el canal sea soportado a lo largo de su anchura desde un lado del instrumento al otro cuando esta montado en el riel DIN, resultando dicho montaje en que el instrumento quede en voladizo desde el conector de riel DIN y, por lo tanto, el canal permite rápidamente que el peso del alojamiento y el instrumento sea soportado sobre un área mayor El medio de cerrojo permite rápidamente que el alojamiento y el instrumento se conecten de manera liberable al riel DIN de manera que el instrumento puede ser instalado y removido fácilmente del riel mientras que forma una conexión segura en seguida de la instalación En otra modalidad, dicho segundo medio de conexión comprende medios de sujeción para fijar dicho miembro de cierre directamente a una superficie en la cual se va a montar el instrumento o a una placa de superficie de montaje para unión indirecta a dicha superficie De esta manera, el miembro de cierre esta provisto con medios de montaje de superficie para montar ya sea directamente el alojamiento en una superficie tal como un muro o para montar el miembro de cierre a una superficie utilizando una placa intermedia de montaje Si se usa una placa intermedia de montaje el mismo miembro de cierre se puede usar para montaje de riel DIN como superficie de montaje mediante la provisión de medios de montaje adicionales para fijar el miembro de cierre a una placa de extremo de superficie de montaje, por ejemplo Si se usa una placa de extremo de superficie de montaje se prefiere que la placa de montaje tenga dimensiones mayores que aquellas del miembro de cierre para permitir que la placa de montaje se monte fácilmente usando tornillos de montaje o similares alrededor de la periferia del alojamiento En un aspecto mas de la invención hay un miembro de montaje para montar un alojamiento modular de un instrumento eléctrico de tipo medidor o de medición, dicho alojamiento que esta adaptado para alojar uno de una pluralidad de instrumentos eléctricos medidores o de medición de tipo modular que incluyen instrumentos con o sin un exhibidor legible, dicho miembro de montaje que esta adaptado para cerrar un extremo abierto de dicho alojamiento y que tiene primer medio de conexión para ínter-acoplar con dicho extremo abierto y segundo medio de conexión para montar dicho instrumento en una superficie o un riel conector El miembro de cierre de acuerdo con este aspecto de la invención puede usarse por lo tanto para cerrar el extremo abierto de un alojamiento modular de acuerdo con los aspectos antes mencionados de la invención y para montar el alojamiento a ya sea una superficie de un riel conector, de preferencia un riel DIN, o a ambos Se entenderá que el miembro de cierre es intercambiable de manera que se pueden usar miembros de cierre diferentes que tienen adaptaciones para montajes diferentes de acuerdo con el requisito de la aplicación de montaje Ahora serán descritos mas particularmente varias modalidades de la invención, a manera de ejemplo, con referencia a los dibujos adjuntos, en los cuales La Figura 1 es una vista en perspectiva en explosión de un instrumento eléctrico de tipo medidor o de medición que tiene un alojamiento de acuerdo con un arreglo de la presente invención La Figura 2 es una vista en perspectiva en explosión similar a aquella de la Figura 1 pero con el instrumento visto en la dirección opuesta con el alojamiento y un cierre de alojamiento y miembro de montaje colocados de manera opuesta a aquella de la Figura 1, La Figura 3 es una vista en elevación lateral del alojamiento con un miembro de cierre de acuerdo con un arreglo de la invención La Figura 4 es una vista en perspectiva del miembro de cierre del alojamiento mostrado en las Figuras 2 y 3 en el lado que esta mas lejano del alojamiento cuando esta instalado La Figura 5 es una vista en elevación lateral similar a aquella de la Figura 3 con un miembro de cierre y de montaje de acuerdo con un arreglo adicional de la presente invención, y La Figura 6 es una vista en perspectiva de un instrumento eléctrico encerrado con un alojamiento que tiene un miembro de cierre y de montaje de acuerdo con el arreglo de la Figura 5 Haciendo referencia a la Figura 1 un instrumento 10 eléctrico medidor o de medición de tipo modular comprende una pluralidad de componentes 12 eléctricos comunes a vanas configuraciones de montaje de instrumentos, por ejemplo aplicaciones de montaje en panel, montaje en superficie y montaje en riel El instrumento mostrado en la Figura 1 esta adaptado para montaje en panel e incluye un exhibidor 14 legible que puede ser un exhibidor de pantalla de LCD, LED o plasma montada en un PCB Los componentes 12 y 14 eléctricos están encerrados dentro de un alojamiento 16 rectangular de sección transversal cuadrada el cual se cierra en un extremo frontal del mismo, a la izquierda del dibujo de la Figura 1, mediante un elemento 18 de pantalla de vidrio o Perspex transparente el cual se coloca en una depresión 20 alrededor de la periferia del alojamiento 16 en el extremo abierto del mismo Un elemento 22 de bastidor empareda la pantalla 18 entre el alojamiento y el bastidor El alojamiento 16 tiene dimensiones estándar para aplicaciones de montaje en panel y en este ejemplo particular el alojamiento mide 92 mm x 92 mm, aunque se pueden usar otros tamaños estándar y no estándar de alojamiento Haciendo referencia a la Figura 2, la cual muestra un instrumento eléctrico similar al de la Figura 1, pero desde el extremo opuesto de manera que los componentes 12 eléctricos comunes a ambos instrumentos se muestran en el lado izquierdo del dibujo en la Figura 2 y el alojamiento 16 modular común en el lado derecho del dibujo En este arreglo no se requieren el exhibidor 14, pantalla 18 y bastidor 22 y el extremo abierto del alojamiento cerrado mediante la pantalla 18 en el arreglo de la Figura 1 esta cerrado mediante un panel de montaje intercambiable indicado generalmente en 24 El instrumento de la Figura 2 es idéntico en todos los demás sentidos a aquellos de la Figura 1 excepto porque en lugar de tener un exhibidor legible, el parámetro o parámetros eléctricos leídos, monitoreados o registrados por el instrumento se transmiten en un vinculo de comunicaciones, por ejemplo una linea de transmisión conectada a una tarjeta de interfase de comunicaciones en el instrumento, a una ubicación remota, por ejemplo una unidad de control centralizada El miembro 24 de cierre intercambiable comprende una primera placa 26 de extremo que tiene las mismas dimensiones 1
substancialmente que aquellas del alojamiento 16 de manera que puede cerrar el extremo del alojamiento en la misma manera en que la pantalla 18 cierra el alojamiento en la Figura 1 La superficie del elemento 26 de cierre incluye una pluralidad de sujetadores 28 de acoplamiento por ínter-cierre elásticos verticales los cuales se extienden perpendicularmente desde la superficie del miembro de cierre y están colocados hacia dentro de la periferia externa de manera que acoplan con partes (m.-; mostradas) de ínter-cierre correspondientes en la superficie interna del alojamiento 16 para formar un acoplamiento de ínter-cierre entre el alojamiento y el cierre 26 El miembro 26 de cierre se puede usar para ya sea montar en la superficie del alojamiento y el instrumento a una pared u otra superficie similar o para montar el instrumento en un riel tal como un riel DIN estándar, como se usa comunmente para montar tales instrumentos en gabinetes eléctricos y similares Antes del ínter-acoplamiento del cierre 26 con el alojamiento 16 el cierre se puede asegurar a una placa 30 de superficie de montaje mediante medios 32 de sujeción los cuales pueden comprender pernos, tornillos u otros medios La placa 30 de superficie de montaje esta asegurada al lado opuesto del miembro 26 de cierre cuando se requiere proporcionar un montaje de superficie para el instrumento 10 La placa 30 de superficie de montaje tiene por lo menos una dimensión mayor que la del miembro 26 de cierre de manera que se extiende mas alia de la perifena del miembro de cierre de manera que '3
se pueden proporcionar agujeros 34 en las partes sobresalientes para fijar la placa de montaje y por ende el instrumento 10 a una superficie En modalidades preferidas el miembro 26 de cierre y la placa 30 de montaje son componentes separados sin embargo la invención contempla también modalidades en las cuales el miembro 26 de cierre es integral con la placa 30 de montaje ele manera que no se requieren los medios 32 de sujeción En el arreglo de la Figura 2, el miembro 26 de cierre puede ser usado para mentar el instrumento en un riel DIN estándar o para usar en combinación con la placa 30 de montaje para aplicaciones de montaje en superficies Esto se hará aparente ademas a partir de la descripción que sigue con respecto a las Figuras 4 a 6 Haciendo referencia a la Figura 3 la cual muestra el instrumento 10 con el alojamiento 16 que tiene un miembro 26 de cierre montando el instrumento a un riel 36 DIN estándar La superficie trasera del miembro 26 de cierre como se muestra en la Figura 3 se proporciona con un canal 38 alargado generalmen'e con forma de U el cual se extiende desde un lado del miembro de cierre hasta el otro para recibir el riel 36 DIN Como se puede ver en el dibujo, el canal DIN tiene una sección transversal de sombrero de copa que define un par de labios 40 paralelos a lo largo de ios bordes del riel Una de las paredes del canal 38 esta provista con una proyección 42 vertical para acoplamiento con uno de los bordes 40 con labio para colocar el riel 36 dentro del canal El otro lado del canal esta provisto con un cerrojo o sujetador 44 de liberación el c lal es empujado elásticamente para acoplar con el otro borde con el labio del riel 36 En la posición acoplada mostrada en la Figura 3 el cerrojo 44 evita el movimiento del instrumento 10 con respecto al riel cuando se monta El lado inverso o lado de riel del miembro 26 de cierre, descrito en las Figuras 2 y 3, se puede ver meic en los dibujos de la Figura 4 que muestran el riel 36 colocado en e¡ ( anal 38 y asegurado al mismo mediante el cerrojo 44 Haciendo referencia ahora a la Figura 5 la cual muestra el instrumento ensamblado en el alojamiento 16 cerrado mediante el miembro 26 de cierre y asegurado a una placa 30 de superficie de montaje para unión a una pared u otrc. superficie mediante tornillos u otros medios Haciendo referencia a la Figura 5 la cual muestra una elevación lateral de un arreglo de montaje de s J j erficie similar a aquella de la Figura 5, pero con un arreglo 24 de cierre integral en el cual se usa una sola placa de montaje para montaje de superficie del instrumento a una pared u otra superficie En esie arreglo, el miembro de cierre es substancialmente idéntico al miembro 26 de cierre y la placa 30 de montaje combinados pero esta formaoo de manera integral sin los aspectos de montaje en riel aludidos en las Figuras 3 y 4 Aunque la invención se ha descn:c con referencia a modalidades mostradas en los dibujos adjuntos se debe entender que la invención no esta limitada a estas modalidades precisas y que se pueden efectuar varios cambios y modifica yones sin pericia y esfuerzo inventivo adicionales Por ejemplo jl cierre intercambiable y el miembro de montaje se pueden proporcionar con aspectos de montaje para arreglos de montaje diferentes a montajes de superficie y riel DIN