MXPA06015123A - Sistemas y métodos para controlar el bobinado de material lineal - Google Patents

Abstract

Modalidades preferidas de la invención comprenden un carrete automático capaz de ayudar a un usuario cuando intenta desembobinar un material lineal, tal como una manguera para agua. El carrete automático incluye un sistema de control que tiene un regulador de motor capaz de detectar una extracción de o tensión incrementada de, el material lineal y capaz de provocar que un motor gire para desembobinar el material lineal. En ciertas modalidades, el controlador del motor da seguimiento a la longitud de la porción desembobinada del material lineal y/o reduce la velocidad de bobinado del motor cuando se retrae una porción terminal del material lineal.

Description

SISTEMAS Y MÉTODOS PARA CONTROLAR EL BOBINADO DE MATERIAL LINEAL ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente descripción se refiere en general a sistemas y métodos para bobinar material lineal y, en particular, a un carrete motorizado que tiene un regulador de motor para controlar el bobinado de material lineal . DESCRIPCIÓN DE LA TÉCNICA RELACIONADA Material lineal, tal como mangueras para agua, puede ser incómodo y difícil de manejar. Se han diseñado carretes mecánicos para ayudar a bobinar el material lineal sobre un aparato tipo tambor. Algunos carretes convencionales se operan manualmente, requiriendo que el usuario gire físicamente el carrete, o tambor, para bobinar el material lineal. Esto puede ser agotador y consumidor de tiempo para los usuarios, especialmente cuando la manguera es de una longitud substancial . Otros carretes son controlados con motor, y pueden enrollar automáticamente el material lineal. Estos carretes automáticos a menudo tienen un conjunto de engranajes en el cual múltiples vueltas del motor ocasionan una sola vuelta del carrete. Por ejemplo, algunos carretes convencionales automáticos tienen una reducción de engranajes de 30:1, en donde 30 vueltas del motor resultan en una vuelta del carrete. [0003] Sin embargo, cuando un usuario intenta sacar el material lineal del carrete automático, el usuario debe jalar contra la resistencia incrementada ocasionada por la reducción de engranajes porque el motor gira 30 veces por cada vuelta completa del carrete. Esto no solo ocasiona una carga física adicional al usuario, sino que también el material lineal experimenta tensión adicional. Algunos carretes automáticos incluyen un sistema de embrague, tal como un embrague de posición neutral, que neutraliza (o des-embraga) el motor para permitir que el usuario saque libremente el material lineal. Esto a menudo requiere que el usuario esté en el sitio del carrete para activar el embrague. Además, los mecanismos de embrague pueden ser costosos e incrementan sustancialmente el costo de los carretes automáticos. [0004] Motores de carretes automáticos convencionales también tienden a girar los carretes a una velocidad constante. Como un resultado, cuando el carrete alcanza el extremo del material lineal, la rotación puede ocasionar que el extremo del material lineal gire de forma incontrolable e incluso golpear fuertemente la unidad de carrete. Este movimiento errático puede ocasionar daños a la propiedad o heridas graves a las personas cercanas que pueden ser golpeadas por el material lineal. A menudo, el usuario también debe presionar un botón o activar un control para detener el giro del carrete automático. Para compensar esos problemas, algunos carretes automáticos incorporan codificadores costosos que llevan registro de la cantidad de material lineal que falta de bobinar. COMPENDIO DE LA INVENCIÓN [0005] De acuerdo con esto, existe una necesidad de un carrete automático que ayude al usuario cuando intente sacar, o desenrollar, un material lineal, tal como por ejemplo una manguera de jardín. Además, hay una necesidad de un carrete automático que lleve un registro no costoso de la longitud de la porción de la manguera que falta por retraer. También existe una necesidad de un carrete automático que tiene un regulador de motor que reduce la velocidad de bobinado cuando se retrae una porción final de la manguera. [0006] En ciertas modalidades, el carrete automático ayuda activamente al usuario que intenta sacar la manguera del carrete. Por ejemplo, el carrete automático puede percibir una señal de fuerza contraelectromotriz (EMF = ElectroMagnetic Forcé) trasera o en reversa creada por el giro inverso del motor cuando el usuario jala la manguera desde el carrete. Cuando percibe la señal EMF de reversa, el controlador del motor ocasiona que el motor gire de tal forma que se retrase la manguera de jardín enrollada del carrete. [0007] En ciertas modalidades, el regulador de motor monitorea la cantidad de manguera enrollada en el carrete. Mientras el carrete se retrae, la porción final de la manguera, el controlador del motor ocasiona que el motor opere a una velocidad menor, por lo tanto disminuyendo la velocidad de retracción. Tal disminución de velocidad puede prevenir que el extremo de la manguera ocasione daños o heridas mientras se retrae en el carrete . [0008] En una modalidad, se describe un carrete automático para facilitar el bobinado de material lineal. El carrete automático incluye un tambor giratorio que tiene una superficie de bobinado, el tambor es capaz de enrollar un material lineal alrededor de la superficie de carrete mientras el tambor gira en una primera dirección, el tambor adémas es capaz de desplegar el material lineal de alrededor de la superficie de bobinado mientras que el tambor gira en una segunda dirección. El carrete además incluye un motor capaz de interactuar con el tambor para rotar selectivamente el tambor en la primera dirección o en la segunda dirección e incluye un circuito de control capaz de producir una señal de control para ocasionar que el motor gire el tambor en la segunda dirección para desplegar el material lineal cuando el circuito de control detecta una tensión del material lineal superior a una cantidad predeterminada. [0009] En una modalidad, un método se describe para proporcionar un carrete motorizado para bobinado de material lineal. El método incluye proporcionar un miembro de rotación capaz de girar para enrollar el material lineal alrededor de un miembro giratorio y proporcionar un motor capaz de interactuar con el miembro giratorio para controlar una velocidad giratoria del miembro rotable. El método además incluye proporcionar un regulador de motor capaz de producir al menos una señal al motor para disminuir la velocidad giratoria del miembro giratorio mientras se enrolla una porción terminal del material lineal . [0010] En una modalidad, un carrete motorizado se describe para facilitar el bobinado del material lineal. El carrete motorizado incluye un miembro giratorio capaz de girar para enrollar un material lineal alrededor de un miembro rotable, un motor capaz de interactuar con el tambor giratorio en al menos una primera dirección, y un circuito de control capaz de monitorear la rotación del tambor giratorio al monitorear al menos una señal del motor para determinar al menos cuando un extremo del material lineal se aproxima al tambor rotable . [0011] En una modalidad, un carrete se describe para bobinar automáticamente una manguera. El carrete incluye medios para girar para bobinar una manguera, medios para interactuar con los medios para girar para controlar una velocidad rotacional de los medios de rotación, y medios para producir al menos una señal a los medios para interactuar para disminuir la velocidad rotacional de los medios para girar mientras se enrolla la porción final de la manguera. [0012] Para propósitos de síntesis de la descripción, algunos aspectos, ventajas y características novedosas de la invención se han descrito aquí . Deberá de entenderse que no necesariamente todas esas ventajas pueden lograrse de acuerdo con cualquier modalidad particular de la invención. Así, la invención puede ser incorporada o llevada a cabo en una manera que logre u optimize una ventaja o grupo de ventajas como se muestra aquí sin necesariamente lograr otras ventajas como se puede mostrar o sugerir aquí . BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS [0013] La Figura 1 ilustra una vista en elevación frontal de una modalidad ejemplar de un carrete automático.

[0014] La Figura 2 ilustra un diagrama de bloques de un sistema de control ejemplar utilizable por el carrete automático de la Figura 1. [0015] La Figura 3 ilustra un diagrama de flujo de la modalidad ejemplar de un proceso de velocidad de retracción variable utilizable por el sistema de control de la Figura 2. [0016] La Figura 4 ilustra una modalidad ejemplar de un control remoto para utilizar con el carrete automático de la Figura 1. [0017] La Figura 5 ilustra un diagrama de flujo de una modalidad ejemplar de un proceso de reversa asistida utilizable por el sistema de control de la Figura 2. [0018] Las Figuras 6-9 ilustran diagramas esquemáticos de un circuito electrónico ejemplar de un regulador de motor del carrete automático de la Figura 1. [0019] Las Figuras 10A-10C ilustran diagramas de bloque de matriz de red de puertas programables (FPGA= Field Programmable Gate Array) de un regulador de motor de un carrete automático de la Figura 1. DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LAS MODALIDADES PREFERIDAS [0020] La Figura 1 ilustra un carrete automático 100 de acuerdo con una modalidad de la invención. El carrete automático ilustrado 100 se estructura para bobinar una manguera de agua, tal como las empleadas en un jardín o área de césped. Otras modalidades del carrete automático 100 pueden estructurarse para bobinar mangueras de aire, mangueras de presión, u otros tipos de material lineal que se emplean en un ambiente de casa, un ambiente comercial o industrial o semejantes. [0021] El carrete automático ilustrado 100 comprende un cuerpo 102 soportado por una base formada por una pluralidad de patas 104 (por ejemplo, cuatro patas de las cuales dos patas se muestran en la Figura 1) . El cuerpo 102 aloja ventajosamente varios componentes, tales como un motor, un regulador de motor, un mecanismo de carrete (incluyendo un tambor giratorio) , porciones del material lineal (por ejemplo, una manguera) enrollado sobre el tambor, y semejantes. El cuerpo 102 se construye preferiblemente de un material durable, tal como un plástico duro. En otras modalidades, el cuerpo 102 puede construirse de un metal u otro material adecuado. En ciertas modalidades, el cuerpo 102 tiene un volumen suficiente para acomodar un carrete que sostiene la manguera de jardín estándar de aproximadamente 30.5 m (100 pies) de largo. En otras modalidades, el cuerpo 102 es capaz de acomodar un carrete para sostener una manguera de jardín estándar mayor a 30.5 m (100 pies) de largo . [0022] Las patas ilustradas 104 sostienen el cuerpo 102 sobre una superficie tal como el suelo (por ejemplo, un jardín) o un piso. Las patas 104 pueden también incluir ventajosamente llantas, ruedas, u otros mecanismos semejantes para permitir el movimiento del carrete automático 100 sobre el piso u otra superficie de soporte. En ciertas modalidades de la invención, las patas 104 son capaces de cerrarse o sujetarse a cierta ubicación, para prevenir movimiento lateral del carrete automático 100. [0023] En ciertas modalidades, una porción del cuerpo 102 se acopla móvilmente a la base para permitir un movimiento recíproco del carrete automático 100 mientras la manguera se enrolla sobre el carrete interno. Un ejemplo de un mecanismo recíproco se describe con mayor detalle en la Patente de los E.U.A. número 6,279,848 otorgada a Mead, Jr., la cual aquí se incorpora por referencia en su totalidad. Ciertas estructuras y mecanismos descritos aquí y que no se muestran en los dibujos se ilustran en la Patente de los E.U.A. número 6,279,848. [0024] El carrete automático ilustrado 100 también comprende un panel de interfase 106, que incluye un botón de encendido 108, un botón de selección 110 y una lámpara indicadora 112. El botón de encendido 108 controla la operación del motor, que controla el carrete automático 100. Por ejemplo, presionar el botón de encendido 108 activa el motor cuando el motor está en un estado apagado o inactivo. En ciertas modalidades, para tomar en cuenta comandos prematuras o fallos de sistema eléctrico, el botón de encendido 108 puede requerir ser presionado por un tiempo predeterminado de tiempo o un número de veces, tal como, por ejemplo, al menos aproximadamente 0.1 segundo antes de encender el motor . Además, si el botón de encendido 108 se presiona y sostiene por más de 3 segundos, el carrete automático 100 puede apagar el motor y generar una señal de error (por ejemplo, activar la lámpara indicadora 112). [0025] Si el botón de encendido 108 se presiona mientras que el motor está funcionando, el motor se apagará. De preferencia, los comandos emitidos a través del botón de encendido 108 anula cualquier comando recibido desde un dispositivo de control remoto (discutido a continuación) . En ciertas modalidades, el botón de encendido 108 puede requerir ser presionado por más de aproximadamente 0.1 segundo para apagar el motor . [0026] El panel de interfase 106 ilustrado también incluye el botón de selección 110. El botón de selección 110 puede ser empleado para seleccionar diferentes opciones disponibles para el usuario del carrete automático 100. Por ejemplo, un usuario puede presionar (depress?) el botón de selección 110 para indicar el tipo de tamaño del material lineal empleado con el carrete automático 100. En otras modalidades, el botón de selección 110 puede emplearse para seleccionar una velocidad de enrollado para el carrete automático 100. [0027] La lámpara indicadora 112 ilustrada proporciona información al usuario respecto al funcionamiento del carrete automático 100. En una modalidad, la lámpara indicadora 112 comprende un indicador de fibra óptica que incluye un botón translúcido. En ciertas modalidades, la lámpara indicadora 112 se construye ventajosamente para emitir diferentes colores o para emitir diferentes patrones de luz indicando diferentes eventos o condiciones . Por ejemplo, la lámpara indicadora 112 puede mostrar una señal roja parpadeante para indicar una condición de error . [0028] En otras modalidades de esta invención, el carrete automático 100 puede comprender otros tipos de indicador además de la lámpara indicadora 112. Por ejemplo, el carrete automático 100 puede incluir un indicador que emite un sonido o tono audible. [0029] Aunque el panel de interfase 106 se describe con referencia a modalidades particulares, el panel de interfase 106 puede incluir más o menos botones utilizables para controlar la operación del carrete automático 100. Por ejemplo, en ciertas modalidades, el carrete automático 100 comprende ventajosamente un botón de "encendido (on) " y un botón de "apagado (off ) " . [0030] Más aún, el panel de interfase 106 puede incluir otros tipos de exhibidores o dispositivos que permiten la comunicación para o de un usuario. Por ejemplo, el panel de interfase 106 puede incluir una exhibidor de cristal líquido (LCD= Liquid Crystal Cisplay) , una pantalla sensible al tacto, uno o más botones o selectores, un teclado numérico, combinaciones de los mismos o semejantes. El panel de interfase 106 puede incluir también ventajosamente un receptor de RF que recibe señales desde un dispositivo de control remoto (discutido a continuación) . [0031] El carrete automático 100 se enciende de preferencia con una fuente de batería. Por ejemplo, la fuente de batería puede comprender una batería recargable. En una modalidad, la lámpara indicadora 112 se configura para mostrar al usuario el nivel de voltaje de la batería. Por ejemplo, la lámpara indicadora 112 puede mostrar una luz verde cuando el nivel de la batería sea alto, una luz amarilla cuando el nivel de la batería se esté acabando, y una luz roja cuando el nivel de la batería sea bajo. En ciertas modalidades, el carrete automático 100 se configura para apagar el motor cuando la manguera está en un estado totalmente retraído y el voltaje de la batería cae por debajo de cierto nivel, tal como, por ejemplo, aproximadamente 11 voltios. Esto puede evitar que la batería se descargue completamente cuando la manguera se bobina fuera del carrete automático 100. [0032] Además de, o en vez de, utilizar energía de batería, otras fuentes de energía pueden emplearse para encender el carrete automático 100. Por ejemplo, el carrete automático 100 puede comprender un cable que se conecta eléctricamente a una salida AC . En otras modalidades, el carrete automático 100 puede comprender tecnología de celdas solares u otros tipos de tecnología de energía. [0033] Como se ilustra adicionalmente en la Figura 1, el carrete automático 100 comprende un puerto de bobinado 114. El puerto de bobinado 114 proporciona una posición en el cuerpo 102 a través de o sobre el cual el material lineal puede bobinarse. En una modalidad, el puerto de bobinado 114 comprende una forma circular con un diámetro de aproximadamente 2.54 a 50.08 cm (1 a 2 pulgadas) , de tal forma para acomodar una manguera de jardín estándar. En otras modalidades de la invención, el puerto de bobinado 114 puede localizarse sobre una porción móvil del cuerpo 102 para facilitar el bobinado. En ciertas modalidades, el puerto de bobinado 114 es de un tamaño para que solo la manguera pase a través durante el bobinado. En dichas modalidades, el diámetro del puerto de bobinado 114 puede ser suficientemente pequeño para bloquear el paso de un accesorio y/o boquilla en el extremo de la manguera. [0034] Una persona con destreza reconocerá de la presente descripción una variedad de modalidades alternas, estructuras y/o dispositivos utilizables con el carrete automático 100. Por ejemplo, el carrete 100 puede comprender cualquier estructura de soporte, cualquier base, y/o cualquier consola utilizable con las modalidades de la invención aquí descritas. [0035] La Figura 2 ilustra un diagrama de bloques de un sistema de control 200 a manera de ejemplo utilizable para controlar el enrollado y/o desenrollado de un material lineal. En ciertas modalidades, el carrete automático 100 aloja ventajosamente el sistema de control 200 dentro del alojamiento 102.

[0036] Como se muestra en el diagrama de bloques de la Figura 2, el sistema de control 200 comprende un miembro giratorio 220, un motor 222, un regulador de motor 224 y una interfase 226. En general, el miembro giratorio 220 se enciende por el motor 222 para enrollar y/o desenrollar el material lineal, tal como una manguera. En ciertas modalidades, el regulador de motor 224 controla la operación del motor 222 con base en instrucciones almacenadas y/o instrucciones recibidas a través de la interfase 226. [0037] En ciertas modalidades, el miembro giratorio 220 comprende un tambor sustancialmente cilindrico capaz de girar sobre al menos un eje para enrollar el material lineal. En otras modalidades, el miembro giratorio 220 puede comprender otros dispositivos adecuados para enrollar un material lineal. [0038] En una modalidad, el motor 222 del carrete automático 100 comprende un motor de DC con escobillas (por ejemplo, un motor CD convencional que tiene cepillos y tiene un conmutador que cambia la corriente aplicada a una pluralidad de polos electromagnéticos mientras el motor gira) . El motor 222 ventajosamente proporciona energía para girar el tambor 220 dentro del carrete automático 100 para enrollar la manguera sobre el tambor 220, entonces ocasionando que la manguera se retraiga en el cuerpo 102. En una modalidad de la invención, el motor 222 se acopla al tambor mediante un mecanismo de engranajes. Por ejemplo, el carrete automático 100 puede comprender ventajosamente que tiene una reducción de engranajes de 30:1, en donde aproximadamente 30 revoluciones del motor 222 producen aproximadamente una revolución del tambor 220. En otras modalidades, otras reducciones de engranajes pueden emplearse ventajosamente para facilitar el bobinado de la manguera. Todavía en otras modalidades, el motor puede comprender un motor sin cepillo CD 222, un motor paso a paso, o semejantes. En ciertas modalidades de la invención, el motor 222 opera dentro de un rango de voltaje entre aproximadamente 10 y aproximadamente 15 volts y consume hasta aproximadamente 250 watts. Bajo condiciones de carga normales, el motor 222 puede ejercer un par de torsión de aproximadamente 0.85 Newton-metros (o aproximadamente 120 onzas-pulgadas) y opera aproximadamente a 2500 RPM . De preferencia, el motor 222 también es capaz de operar dentro de un rango de temperatura ambiente de aproximadamente 0 grados C a aproximadamente 40 grados C, permitiendo un uso amplio del carrete 100 en diversos tipos de condiciones de intemperie . En ciertas modalidades, el motor 222 ventajosamente opera a una velocidad rotacional seleccionada para provocar que el tambor 220 retraiga completamente una manguera de jardín de 30 metros dentro de un periodo aproximado de 30 segundos. Sin embargo, una persona con destreza en la técnica reconocerá de la presente descripción que el tiempo de retracción puede variar de acuerdo con el tipo de motor empleado y el tipo y longitud de material lineal bobinado por el carrete automático 100. En ciertas modalidades, el motor 222 se configura para retraer la manguera a una velocidad máxima por ejemplo entre aproximadamente 0.91 y 1.22 metros (aproximadamente 3 y aproximadamente 4 pies) por segundo. En ciertas modalidades preferidas, el motor 222 se configura para retraer la manguera a una velocidad máxima de aproximadamente 1.1 metro (3.6 pies) por segundo. Para mantener la velocidad de retracción de manguera por debajo de una velocidad máxima selecta, el motor 222 puede operar ventajosamente a velocidades diferentes durante una retracción completa de la manguera. Por ejemplo, la velocidad de retracción de la manguera puede ser proporcional al diámetro de las capas de manguera bobinada en el tambor 220. De esta manera, a fin de lograr una velocidad relativamente alta cuando la manguera inicialmente se retrae, sin embargo permanezca por debajo de la velocidad máxima conforme el diámetro de la manguera en el carrete 100 aumenta, la velocidad rotacional (por ejemplo las RPM) del tambor 220 disminuye conforme más manguera se bobina en el carrete 100. Una persona con destreza en la técnica reconocerá de la descripción presente que el carrete automático 100 no requiere retraer la manguera a una velocidad constante. Por ejemplo, el motor de carrete 222 puede operar a RPM constantes a través del proceso de retracción. En dicha modalidad, la velocidad de retracción puede aumentar conforme más manguera se bobina en el carrete 100. En una modalidad particularmente ventajosa, la velocidad rotacional del motor 222 disminuye para reducir la velocidad de retracción lineal de la manguera cuando una longitud relativamente corta de la manguera queda por embobinar en el tambor 220. Esta reducción en la velocidad del motor puede proteger contra lesión y daño de propiedad al evitar que el extremo de la manguera sea retraído de manera muy forzada en el carrete automático 100.

Un ejemplo de un método para reducir una velocidad de retracción hacia un extremo de una manguera, se ilustra por un proceso de velocidad de retracción variable 300 representado por el diagrama de flujo en la Figura 3. En una modalidad, el controlador del motor 224, que controla la operación del motor 222, ejecuta el proceso de velocidad de retracción variable 300 de la Figura 3, para cambiar la velocidad de retracción del carrete automático 100. Por ejemplo, el controlador del motor 224 puede ejecutar el proceso de velocidad de retracción variable 300 para variar la velocidad de retracción, cuando una manguera casi se retrae por completo en el carrete automático 100, tal como cuando quedan por retraer 4.6 metros (15 pies) de manguera. Para propósitos ejemplares, la ejecución del proceso de velocidad de retracción variable 300 se describirá aquí con referencia a los componentes del sistema de control ilustrados en la Figura 2. El proceso 300 empieza en el bloque 332 en donde el controlador del motor 224 recibe un comando para retraer un material lineal, tal como una manguera, asociada con el carrete 100. Este comando puede ser recibido por ejemplo a través de la interfase 226. En el bloque 334, el carrete 100 retrae la manguera a una velocidad primera o normal. Por ejemplo, el motor 222 del carrete 100 puede girar el tambor 220 para retraer la manguera a una velocidad de aproximadamente un metro (3.33 pies) por segundo. En ciertas modalidades preferidas, la velocidad del motor 222 se controla por modulación de ancho de pulso (PWM = Pulse Width odulation) de acuerdo con técnicas bien conocidas. En particular, el controlador del motor 224 puede controlar la velocidad del motor 222 al variar el ciclo de trabajo de la corriente CD aplicada al motor 222. En el bloque 336, el controlador del motor 224 determina si el motor 222 ha parado de girar por un periodo de tiempo predeterminado, tal como por ejemplo más de 2 segundos. Si el motor 222 ha dejado de girar por más de la duración particular de tiempo, el proceso 300 avanza al bloque 338, en donde el controlador del motor 224 apaga el motor 222. Si el motor 222 no ha dejado de girar por la duración de tiempo predeterminada, el proceso 300 procede con el bloque 340 en donde el controlador del motor 224 determina si una posición de retracción de la manguera (por ejemplo la porción de la manguera que entra al carrete 100 en la compuerta 714 (es menos que aproximadamente 4.6 metros (15 pies) desde una posición "inicial". Por ejemplo, la posición "inicial" puede correlacionarse con el extremo de la manguera, y en el bloque 340, el controlador del motor 224 puede determinar cuando hay aproximadamente 4.6 metros (15 pies) restantes de la manguera por retraer. En ciertas modalidades, el controlador del motor 224 determina la posición "inicial" durante un ciclo de bobinado previo, tal como cuando sustancialmente toda la manguera se ha retraído. En otras modalidades, el controlador del motor 224 puede calcular la posición inicial a través del uso de codificadores, o el usuario puede alimentar datos respecto a la posición inicial (por ejemplo al suministrar la longitud total del material lineal) . De preferencia, el controlador del motor 224 ventajosamente da seguimiento a la longitud de manguera que se ha retraído. En ciertas modalidades, el controlador del motor 224 ventajosamente da seguimiento en forma económica a la longitud de la manguera, por ejemplo al supervisar los componentes electrónicos existentes. En algunas modalidades, esta supervisión ocurre en la ausencia de codificadores costosos que se pueden encontrar en otros carretes automáticos convencionales . En ciertas modalidades, el carrete automático 100 supervisa la corriente aplicada al motor 222, tal como un motor CD de escobillas, y determina la velocidad del motor 222 con base en la corriente medida. Al determinar la velocidad del motor 222 y dar seguimiento al tiempo durante el cual el motor 222 opera a una velocidad particular, el controlador del motor 224 en el carrete automático 100, es capaz de calcular el número de revoluciones del motor 222 y por lo tanto es capaz de calcular el número de revoluciones del tambor 220 del carrete automático 100. La longitud de manguera retraída en el tambor 220 se determina a partir del número de revoluciones del tambor 220 y el diámetro de las capas de manguera en el tambor 220. De esta manera, conforme el carrete 100 retrae la manguera, el controlador del motor 224, es capaz de determinar cuando un tramo suficiente de manguera se retrae, de manera tal que la porción terminal (por ejemplo los últimos 4.6 metros (15 pies)) de la manguera entran a la compuerta de manguera 114. Cuando el controlador del motor 224 hace esta determinación, el controlador del motor 224 reduce el ciclo de trabajo de los pulsos PWM, para reducir la velocidad rotacional del motor 220, y de esta manera reducir la velocidad lineal de la manguera conforme la manguera se retrae durante los últimos 4.6 metros (15 pies) (u otra longitud seleccionada) .

En otras modalidades, longitudes diferentes a aproximadamente 4.6 metros (15 pies) pueden ser empleadas cuando se ejecuta el proceso 300 para controlar la variación de retracción del material lineal. Por ejemplo, la longitud particular puede estar ajustada y/o ser ajustable por el usuario a través del panel de interfase 106. Con referencia continúa al proceso 300 de la Figura 3, si la posición de retracción está 4.6 metros (15 pies) o más de la posición "inicial", el proceso 300 regresa al bloque 334, cuando el carrete 100 continúa retrayendo la manguera a velocidad normal . Si la posición de retracción es menos que 4.6 metros (15 pies) de la posición "inicial", el proceso 300 continúa con el bloque '342, cuando el controlador del motor 224 reduce la velocidad del motor 222 a fin de retraer la manguera a una velocidad menor. Por ejemplo, el controlador del motor 224 puede reducir la velocidad de retracción a la mitad de la velocidad primera o normal a aproximadamente 0.51 metro (1.67 pies) por segundo. En el bloque 334, el controlador del motor 224 determina si el motor 222 ha parado de girar por un periodo de tiempo predeterminado, tal como por ejemplo más de 2 segundos. Si el motor 222 ha dejado de girar por más que la duración de tiempo particular, el proceso 300 avanza con el bloque 338, en donde el controlador del motor 224 apaga el motor 222. Por ejemplo, si el extremo de la manguera acopla la compuerta 114 de manera tal que el extremo de la manguera no puede pasar, el motor 222 no es capaz de continuar girando y subsecuentemente se apaga por el controlador del motor 224. Si el motor 222 no ha dejado de girar por la duración de tiempo predeterminada, el proceso 300 regresa al bloque 342, en donde el motor 222 continúa retrayendo la manguera a la velocidad reducida. En ciertas modalidades, el controlador del motor 224 opera en un rango de voltaje de aproximadamente 10 a aproximadamente 14.5 volts y consume hasta aproximadamente 450 watts. En una modalidad, el controlador del motor 224 de preferencia consume no más de aproximadamente 42 amperes de corriente. Para proteger contra picos de corriente que puedan dañar al controlador del motor 224 y/o el motor 222 y presentar riesgos de seguridad potenciales, ciertas modalidades del controlador del motor 224 incluyen ventajosamente un circuito de apagado con detección de corriente. En estas modalidades, el controlador del motor 224 automáticamente apaga el motor 222 cuando se excede el umbral de corriente por un cierto periodo de tiempo. Por ejemplo, el controlador del motor 224 puede detectar corriente a través de un solo OSFET o a través de otro dispositivo o componente de detección de corriente. Si la corriente detectada excede 42 amperes por un periodo mayor a aproximadamente 2 segundos, el controlador del motor 224 ventajosamente apaga el motor 222 hasta que el usuario libera la obstrucción y reinicia el controlador del motor 224. En otras modalidades, el umbral de corriente y el periodo de tiempo pueden seleccionarse para lograr un balance entre seguridad y desempeño. Por ejemplo, y con aplicabilidad particular a los bloques 336, 338 y 344 de la Figura 3, puede ocurrir un pico de corriente cuando la manguera encuentra un obstáculo mientras que el carrete automático 100 retrae la manguera. Por ejemplo, la manguera puede atascarse con una roca, en un sillón reclinable o tumbona u otros tipos de obstáculos, que pudieran evitar que la manguera se retrajera más por el carrete automático 100. En este punto, el motor 222 (y tambor 220) pueden dejar de girar y de esta manera provocar un pico en la toma de corriente detectada. Como una medida de seguridad, el regulador de motor 224 ventajosamente apaga el motor 22 hasta que el controlador del motor 224 recibe otro comando de retracción del usuario, de preferencia después de que se han retirado cualesquiera obstáculos. También de preferencia, el limite de corriente máximo se ajusta de manera tal que pequeños picos de corriente no apaguen el motor 222, por ejemplo cuando la manguera encuentra pequeños obstáculos durante retracción que no evitan completamente que la manguera sea retraída pero que provoca un frenado temporal de la retracción de la manguera con un incremento temporal proporcional en corriente . En ciertas modalidades, el controlador del motor 224 también utiliza el sensor de corriente para determinar cuando la manguera se retrae completamente en el carrete automático 100 y se bobina sobre el tambor interno 220. En particular, cuando un accesorio del extremo de la manguera se bloquea de mayor movimiento por la compuerta de manguera 114, la manguera no puede ser retraída más y el tambor 220 no puede girar más. La corriente aplicada al motor 222 aumenta conforme el motor 222 intenta sin éxito girar el tambor 220. El controlador del motor 224 detecta el pico de corriente y apaga el motor 222. En ciertas modalidades, el controlador del motor 224 toma en cuenta que el pico de corriente fue causado por la terminación del proceso de retracción y el regulador de motor 224 establece la posición de corriente de la manguera como la posición "inicial". Hasta que se establece una nueva posición "inicial", la longitud de la manguera extraída del carrete automático 100 se determina por el número de giros en la dirección inversa como se discutió anteriormente y la longitud de la manguera que se regresa al tambor 220 se determina por el número de vueltas en la dirección de avance como se discutió anteriormente. Por otra parte, si el pico de corriente se provoca por una obstrucción externa, el usuario puede liberar la manguera de la obstrucción y oprimir el botón inicial en un control remoto o activar la función inicial utilizando el panel de interfase 106 en el carrete automático 100. Cuando el controlador del motor 224 se activa de esta manera, el controlador del motor 224 de nuevo opera el motor 222 en dirección de avance para retraer además la manguera. Cuando el regulador de motor 224 detecta otro pico de corriente, se establece una nueva posición "inicial". Al utilizar la detección del pico de corriente para establecer la posición inicial, la modalidad del carrete automático 100 aquí descrito no requiere un mecanismo eléctrico o mecánico complejo para determinar cuando la manguera se retrae completamente. La persona con destreza reconocerá de la descripción i presente una amplia variedad de métodos alternos y/o dispositivos para dar seguimiento a la cantidad de material lineal retraído y/o la velocidad de retracción del material lineal. Por ejemplo, el carrete 100 puede utilizar un codificador tal como un codificador óptico, o utilizar un dispositivo magnético, tal como un interruptor magnético, o semejantes. Una persona con destreza en la técnica reconocerá de la descripción presente que la corriente máxima puede ajustarse por más de 42 amperes o ajustarse a menos de 42 amperes, dependiendo del diseño del controlador 224 y el carrete automático 100. En ciertas modalidades, el controlador del motor 224 ventajosamente tiene dos modos - uno de reposo y un modo activo. El controlador del motor 224 opera en el modo activo cuando ocurre una actividad, tal como por ejemplo la extensión de la manguera por un usuario o la retracción de la manguera, en respuesta a un comando del usuario. El controlador del motor 224 también opera en modo activo mientras que recibe comandos de un usuario mediante el panel de interfase 106 o mediante un control remoto. La corriente requerida por el tablero de control del motor durante el modo activo, puede ser menor de aproximadamente 300 miliamperes. A fin de conservar energía, el controlador del motor 224 se configura ventajosamente en ciertas modalidades, para entrar al modo de reposo cuando no ha ocurrido actividad por un cierto periodo de tiempo, tal como por ejemplo 60 segundos. Durante el modo de reposo, la corriente requerida por el controlador del motor 224 se reduce ventajosamente. Por ejemplo, el controlador del motor 224 puede requerir menos de aproximadamente 300 microamperes en el modo de reposo. La Figura 4 ilustra un control remoto 400 que permite a un usuario controlar manualmente el carrete automático 100, sin tener que utilizar el panel de interfase 106. En ciertas modalidades, el control remoto 400 opera un controlador de flujo del carrete automático 100 y también opera el motor 222 para bobinar y desembobinar la manguera dentro y fuera del tambor 220. Por ejemplo, el control remoto 400 puede comunicar con el controlador del motor 224 descrito anteriormente. De preferencia, el control remoto opera en una batería CD, tal como una batería alcalina estándar. En otras modalidades, el control remoto 400 puede ser energizado por otras fuentes de energía tal como una batería de litio, tecnología de celdas solares o semej antes . El control remoto ilustrado 400 incluye uno o más botones para controlar la operación del carrete de manguera. En la modalidad ilustrada, el control remoto 400 incluye un botón para control de válvula 450, un botón de "inicio" 452, un botón de "parada" 254 y un botón de "paso lento" 456. Hay que notar que el uso de símbolos en estos botones puede imitar símbolos estándar en dispositivos de reproducción de cintas, discos compactos y video. Al presionar el botón para control de válvula 450 se envía una señal a los componentes electrónicos del carrete automático 100, para provocar que un controlador de flujo conmute una válvula accionada eléctricamente entre condiciones abierta y cerrada, para controlar el flujo de un fluido (por ejemplo agua) o un gas (por ejemplo aire) a través de la manguera. Al presionar el botón inicial 452, provoca que el regulador de motor 224 active al motor 222 para bobinar la manguera sobre el tambor 220 dentro del carrete automático 100. En ciertas modalidades, la manguera se retrae y bobina en el carrete 100 a una velocidad rápida, después de que sea oprimido el botón inicial 452. Por ejemplo, una manguera de 30.5 metros (100 pies) se bobina ventajosamente sobre el tambor de carrete 220, en aproximadamente 30 segundos. Al oprimir el botón de parada 454 provoca que el regulador de motor 224 detenga la operación del motor 222 en el carrete automático 100, de manera tal que cesa la retracción de la manguera. En ciertas modalidades, el botón de parada 454 proporciona una característica de seguridad tal que comandos provocados por el botón de parada superarán comandos expedidos del botón inicial 452. El botón de paso lento 456 permite que el usuario controle la cantidad de manguera que se libera por el carrete de manguera 100. Por ejemplo, en una modalidad, el presionar el botón de paso lento 456 provoca que el carrete de manguera 100 bobine la manguera siempre que el botón de paso lento 456 se oprima. Cuando el usuario libera el botón de paso lento 456, el carrete automático 100 detiene la retracción de la manguera. En ciertas modalidades, la velocidad a la cual el carrete 100 retrae la manguera cuando el botón de paso lento 456 se oprime, es menos que la velocidad inicial en la cual el carrete 100 retrae la. manguera, después de que se oprime el botón inicial 452. Debido a que la manguera solo se retrae durante el tiempo en que se oprime el botón de paso lento 456, la velocidad del motor cuando se retrae la manguera en respuesta a presionar el botón de paso lento 456, de preferencia es sustancialmente constante. En otras modalidades, el oprimir el botón de paso lento 456 ventajosamente provoca que el carrete 100 retraiga la manguera un tramo determinado o por un periodo de tiempo determinado. Por ejemplo, en una modalidad, cada activación del botón de paso lento 456 provoca ventajosamente que el carrete 100 retraiga la manguera aproximadamente 3.05 metros (10 pies). En estas modalidades, el comando de botón de paso lento puede ser superado por los comandos provocados al oprimir el botón inicial 452 o el botón de parada 454. Comandos del control remoto 400 también puede ser superados por comandos iniciados al utilizar el panel de interfase 106 en el carrete automático 100. En ciertas modalidades, el control remoto 400 ventajosamente comunica con el carrete automático 100 mediante tecnologías inalámbricas. Por ejemplo, en una modalidad preferida, el control remoto 400 comunica mediante canales de radio frecuencia (RF) y no requiere un canal de comunicación en línea-de-visión con el carrete 100. Además, el transmisor de control remoto es ventajosamente capaz de comunicar sobre un rango que excede la longitud de la manguera. Por ejemplo, para un carrete automático 100 configurado para una manguera de 30.5 m (100 pies), el rango de comunicación ventajosamente se ajusta para que sea de al menos aproximadamente de 33.5 metros (110 pies). En otras modalidades, el control remoto 400 se configura para comunicar mediante otras tecnologías cableadas o inalámbricas, tales como por ejemplo, tecnologías infrarrojas, de ultrasonido, celular o semejantes.

En ciertas modalidades, el control remoto 400 se configura de manera tal que un botón en el control remoto 400 debe oprimirse por una duración suficiente (por ejemplo al menos aproximadamente 0.1 segundo) antes de que el control remoto 400 transmita un comando válido al carrete automático 100. Esta característica impide transmisión indeseada si un botón se toca accidentalmente por el usuario por un corto tiempo. En ciertas modalidades, el control remoto 400 se configura de manera tal que si cualquier botón se oprime por más de tres segundos (excepto por el botón de paso lento 456), el control remoto 400 detiene ventajosamente la transmisión de una señal al carrete automático 100. Esto conserva energía de la batería e inhibe envío de señales mixtas al carrete automático 100, tal como cuando por ejemplo un objeto colocado en el control remoto 400 provoca que los botones se opriman sin el conocimiento del usuario. [0077] De preferencia, el transmisor del control remoto 400 y el receptor en el carrete automático 100 se sincronizan antes de uso. Además, o en forma alterna, los dos dispositivos se sincronizan después de que las baterías se han cambiado en cualquier dispositivo. En ciertas modalidades, los dispositivos se sincronizan ventajosamente al oprimir tanto el botón inicial 452 como el botón de parada 454 en el control remoto 400 por más de 3 segundos, mientras que el carrete automático 100 está encendido. En ciertas modalidades, el usuario ventajosamente recibe confirmación de que la sincronización está completa al observar un LED que destellea en el carrete automático 100, o al escuchar una señal audible generada por el carrete automático 100. En ciertas modalidades preferidas, el control remoto 400 se configura ventajosamente para apagar o disminuir a un modo "de reposo" , cuando no se ha oprimido ningún botón en el control remoto 400 durante una cierta duración de tiempo. Por ejemplo, si un período de 60 segundos ha transcurrido desde que un botón en el control remoto 400 se oprimió por última vez, el control remoto 400 entra a un modo de "reposo", en donde la corriente se reduce de la corriente consumida durante un estado "activo" . Cuando cualquiera de los botones en el control remoto 400 se oprime por más de 0.1 segundo, el control remoto 400 entra al estado "activo" y empieza a transmitir. En una modalidad de la invención, el control remoto 400 se conecta ventajosamente a la manguera en o cerca del extremo extendido de la manguera. En otras modalidades, el control remoto 400 no se conecta a la manguera. En este último caso, el usuario puede operar el control remoto 400 para detener el flujo de agua y retraer la manguera sin entrar al área cuando la manguera se utiliza. Modalidades del control remoto pueden también tomar cualquier forma con funciones similares y/o combinadas . En ciertas modalidades, el carrete automático 100 de preferencia incluye una función asistida de reversa, para reducir el esfuerzo requerido por un usuario para extraer (o desembobinar) la manguera del tambor 220 dentro del carrete automático 100. La función asistida de reversa contraataca cuando menos una porción del efecto de jalar contra la gran reducción de engranaje del carrete automático 100. Por ejemplo, cuando el usuario extrae la manguera, el tambor interno gira y provoca que el motor 222 gire en la dirección inversa. La Figura 5 ilustra un diagrama de flujo de un proceso de reversa asistida 500 utilizable para facilitar el desembobinado de materia lineal, tal como una manguera de un carrete automático. Para propósitos ejemplares, el proceso 500 se describirá con referencia a los componentes del sistema de control 200 de la Figura 2. El proceso de reversa asistida 500 empieza en el bloque 560, en donde el motor 222 está en un estado inactivo. En el bloque 562, el controlador del motor 224 determina si la manguera se retira, tal como cuando un usuario que intenta desembobinar la manguera del carrete automático 100. Por ejemplo, en ciertas modalidades, el controlador del motor 224 detecta una tensión de la manguera sobre una cantidad predeterminada, tal como por ejemplo una tensión que provoca que el motor 222 gire en la dirección inversa. Si el regulador de motor 224 no detecta un aumento de la manguera o una extracción, el proceso 500 regresa al bloque 560. Si el controlador del motor 224 detecta que la manguera se retira, el proceso 500 avanza al bloque 564. En ciertas modalidades, en donde el motor 222 comprende un motor de escobillasCD, el regulador de motor 224 detecta una EMF inversa, para determinar cuando la manguera se extrae. Cuando el motor 222 está inactivo, el controlador del motor 224 no proporciona energía al motor 222. Conforme el usuario saca la manguera, el giro del motor CD de escobillas genera una Fuerza contraelectromotriz detectable, que se detecta por el controlador del motor 224. En ciertas modalidades, si el controlador del motor 224 inicialmente está en modo de reposo, entra a modo activo. Una vez que el regulador de motor 224 detecta la extracción de la manguera, el controlador del motor 224 provoca que el motor 222 gire en una dirección inversa (es decir, una dirección opuesta a la dirección de rotación empleada para bobinar la manguera) . Esta rotación inversa del motor 222 provoca rotación inversa del tambor 220 para desembobinar porciones de la manguera ahí bobinada, que se ilustra por el bloque 564. En ciertas modalidades, el controlador del motor 224 opera un relé u otro dispositivo de conmutación conveniente para invertir la dirección de la corriente aplicada al motor 222. La corriente inversa provoca que el motor 222 gire el tambor 220 del carrete automático 100, de manera tal que la manguera se desembobine (por ejemplo expulse del carrete automático 100 mediante la compuerta de manguera 114) . En ciertas modalidades preferidas, el motor 222 se controla para girar el tambor 220 a una velocidad rotacional menor que la velocidad rotacional del tambor 220 cuando el carrete automático 100 retrae la manguera. Por ejemplo, esto puede lograrse en modalidades preferidas al controlar el ciclo de trabajo de las señales P M que controlan la corriente aplicada al motor 222. En ciertas modalidades, la menor velocidad rotacional del tambor 220 inhibe bobinado excesivo y de esta manera inhibe la creación de una holgura indeseada de la manguera alrededor del tambor 220, dentro del carrete automático 100. La velocidad rotacional menor también permite que el usuario extraiga la manguera a la misma velocidad que la manguera se expulsa de la compuerta de carrete 114, de manera tal que la manguera expulsada no desarrolle enroscados cerca del carrete automático 100. En ciertas modalidades, el regulador de motor 224 provoca rotación inversa del motor 222 y el tambor 220 por un periodo de tiempo predeterminado. Por ejemplo, cuando el controlador del motor 224 detecta una extracción de la manguera, el controlador del motor 224 puede provocar que el tambor 220 gire para desembobinar la manguera por 5 segundos. En otras modalidades, el controlador del motor 224 puede provocar que el tambor 220 desenbobine una longitud predeterminada de la manguera (por ejemplo aproximadamente 3.05 metros (aproximadamente 10 pies) ) o puede provocar que el tambor 220 realice una cierta cantidad de rotaciones (por ejemplo 10 rotaciones). Además, en ciertas modalidades, en el bloque 564 del proceso de reversa asistida 500, el controlador del motor 224 determina el número de vueltas del tambor 220, en la dirección inversa, al supervisar la corriente aplicada al motor 222 (como se discutió anteriormente) , de manera tal que la longitud de manguera extraída del carrete automático 100 se conozca.

En el bloque 566, el regulador de motor 224 determina si el usuario ha dejado de extraer la manguera o si la manguera se ha desplegado por completo, y de ser así, el controlador del motor 224 provoca que el motor 222 deje de girar. Si el usuario no ha detenido la extracción de la manguera y si la manguera no se ha desplegado por completo, el proceso 500 regresa al bloque 564, en donde el tambor 220 continua girando para desembobinar la manguera. Aunque se describe con referencia en modalidades particulares, la persona con destreza reconocerá de la presente descripción una amplia variedad de alternativas al proceso de reversa asistida 500. Por ejemplo, en ciertas modalidades, el control remoto 400 incluye ventajosamente un botón de "avance" (no mostrado) para activar el carrete automático 100 para que opere el motor 222 en la dirección inversa para desembobinar la manguera del tambor 220 dentro del carrete automático 100. La persona con destreza en la técnica también apreciará fácilmente de la presente descripción numerosas modificaciones que pueden realizarse a los componentes electrónicos para operar el controlador de flujo y un dispositivo de carrete para manguera. Por ejemplo, los procesos anteriores 300 y/o 500 pueden implementarse en soporte lógico o programa, en equipo físico, en soporte lógico escrito en memoria de solo lectura o micro código, o una combinación de los mismos. Además, funciones de componentes individuales tales como el regulador de motor 224 pueden realizarse por múltiples componentes en otras modalidades de la invención. Las Figuras 6-9 ilustran diagramas esquemáticos de una modalidad ejemplar de un regulador de motor, tal como el regulador de motor 224 en la Figura 2, que realiza al menos ciertas de las funciones descritas anteriormente. Las siguientes descripción y referencias a las Figuras 6-10C, son para propósitos ejemplares solamente y no para limitar el alcance de la descripción. La persona con destreza reconocerá de la descripción siguiente una variedad de estructuras, dispositivos y/o procesos alternos que se utilizan en lugar de, o en combinación con las modalidades de la invención descrita a continuación. En particular, la Figura 6 ilustra primeros, segundos y terceros reguladores de voltaje, que derivan 5 volts, 3.3 volts y 1.5 volts regulados, respectivamente, de una fuente de voltaje de 12 volts. Las alimentaciones a los reguladores se conmutan en respuesta a una señal de alimentación REMOTE_POWER que se activa selectivamente cuando el regulador de motor 224 está en el modo activo y se desactiva cuando el controlador del motor está en modo de reposo, como se describió anteriormente. De esta manera, los voltajes del primero, segundo y tercer reguladores están disponibles cuando el controlador del motor 224 está en el modo activo. El regulador de motor también incluye un cuarto regulador de voltaje que proporciona 3.3 volts regulados de la fuente de 12 volts. A diferencia de las alimentaciones a los otros tres reguladores, la alimentación al cuarto regulador, no se conmuta, y los 3.3 volts no conmutados proporcionados por el cuarto regulador, en general están disponibles cada vez que una fuente de 12 volts se activa (por ejemplo la fuente de 12 volts se conecta al regulador de motor y tienen suficiente carga) .

Como se ilustra en las Figuras 7A y 7B, el regulador de motor incluye una red de puertas programables (FPGA = Field Programmable Gate Array) 700, tal como por ejemplo un CycloneMR FPGA disponible de Altera Corporation. La FPGA 700 se programa para realizar las funciones descritas aquí e incluye por ejemplo los bloques funcionales ilustrados en las Figuras 10A-10C. Por ejemplo, la FPGA 700 implementa un bloque functional de comandos RF 1002 en la Figura 10A que descodifica los datos de RF recibidos de un control remoto, tal como el control remoto 400, mediante un receptor de RF (no mostrado) . El bloque funcional de comandos de RF 1002 genera señales internas (por ejemplo, una señal de ingreso de carrete ("inicial") para provocar el proceso de retracción; una señal de ingreso en carrete de 3.05 metros (10 pies) ("paso lento") para provocar que la manguera se retraiga 3.05 m (10 pies) y después se detenga, y una señal de parada para cesar todo movimiento) . Las salidas del bloque de comandos de RF 1002 se proporcionan a otros bloques funcionales. La Figura 10B ilustra un bloque funcional de interfase 1004 que recibe las señales internas del bloque funcional de comandos de RF 1002 y recibe señales de conmutación del panel de interfase 106. El bloque funcional de interfase 1004 procesa las señales de alimentación y genera señales para controlar el motor 222 y los valores de control de agua. Un bloque funcional de control de motor 1006 ilustrado en la Figura 10B responde a señales del bloque funcional de interfase 1004 y también responde a señales provocadas por la operación del motor 222. El bloque funcional de control de motor 1006 genera señales PWM, una señal de dirección y una señal de posición de manguera .

La Figura 10C ilustra un bloque funcional de "mantener activo" 1008 que controla la energía aplicada al regulador de motor 224, de acuerdo con la sincronización de la operación de los conmutadores, como se describió anteriormente; un bloque funcional para control de batería 1010 que supervisa el estado de la batería y determina si hay suficiente energía disponible para operar el regulador de motor 224; un bloque funcional de "manguera de ingreso" (o "inicial") 1012, que determina si la manguera está en la posición inicial de acuerdo con la detección de corriente previamente discutida; un bloque funcional de "anti-arrastre" 1014 que responde a EMF de reversa detectada cuando un usuario extrae la manguera del tambor 220 y que genera una activación de señal de anti-arrastre, para provocar que el regulador de motor 224 opere el motor 222 en la dirección inversa para ayudar al usuario; y un bloque funcional de "memoria-ee" 1016, que proporciona señales de control a una memoria de borrado eléctrico (descrita a continuación) en respuesta a señales de comando del bloque funcional de comandos RF 1002 y en respuesta a señales de bloque funcional para "mantener activo" 1008. Como se ilustra adicionalmente en la Figura 7A, el regulador de motor incluye una memoria de solo lectura programable de borrado eléctrico (EEPROM = Electrically Erasable Programmable Read Only Memory) 770, que en una modalidad preferida es un 24LC01 B disponible de Microchip Technology. La EEPROM 770 recibe datos en serie (SDA) y reloj en serie (SCL) del bloque funcional de memoria-ee 1016 de la FPGA 700 y almacena selectivamente y recupera datos. Por ejemplo, la EEPROM 770 almacena la posición actual de corriente, cuando el regulador de motor 224 se desenergiza durante el modo de reposo. De esta manera, la FPGA 700 puede recuperar la posición de manguera previamente almacenada cuando el regulador de motor 224 se energiza y regresa al modo activo. La EEPROM 770 también almacena las direcciones del enlace RF, cuando el carrete automático 100 y el controlador remoto 400 se sincronizan, como se discutió anteriormente . En la modalidad ilustrada, el Cyclone FPGA 700 es un dispositivo basado en SRAM que se vuelve a carga con datos de configuración cuando la energía se aplica al dispositivo. Como se ilustra más en la Figura 7A, el regulador de motor incluye un dispositivo de configuración en serie 772 que se acopla a la FPGA 700, para proporcionar la información de configuración a la FPGA 700 cada vez que la FPGA 700 se energiza, cuando el regulador de motor regresa a modo activo después de estar en modo de reposo. En la modalidad ilustrada, el dispositivo de configuración en serie 772 es un dispositivo de memoria de almacenamiento no volátil (flash) EPCS1 (pro ejemplo una EPROM) de Altera Corporation. La información de configuración que se proporciona a la FPGA 700 implementa los bloques funcionales mostrados en las Figuras 10A-10C. En una modalidad alterna, la FPGA 700 puede ventajosamente ser reemplazada por un microcontrolador que se programa para realizar las funciones efectuadas por la FPGA 700. Como se ilustra en la Figura 8, el regulador de motor incluye un controlador MOSFET de energía 880, tal como por ejemplo, un controlador de lado dual IR4427 disponible de International Rectifier. El controlador MOSFET 880 opera como una memoria intermedia entre la FPGA 700 y el MOSFET de energía 882, tal como por ejemplo un MOSFET de energía IRF1010 de International Rectifier. En particular, el controlador MOSFET 880 recibe una señal PWM_FET de la FPGA 700 en la Figura 7 y genera una señal de controlador de compuerta al MOSFET de energía 882. En la modalidad ilustrada, el MOSFET de energía 882 se conecta entre la línea de bajo suministro del motor y tierra para conectar selectivamente la línea de bajo suministro del motor a tierra. La línea de alto suministro del motor se conecta al suministro de 12-volts. Cuando el MOSFET de energía 882 se activa, el MOSFET de energía 882 proporciona una conexión de baja-impedancia entre la línea de bajo suministro de motor y tierra, de manera tal que la corriente fluye del suministro de 12 -volts, a través del motor y de regreso a tierra para provocar que opere el motor. Como se ilustra adicionalmente en la Figura 8, la línea de suministro alto del motor y la línea de suministro bajo del motor se conectan a pares de contactos respectivos de un relé de dos polos y dos posiciones 884. El relé 884 tiene un primer contacto común (superior) conectado a una terminal motor_l y un segundo contacto común (inferior) conectado a una Terminal motor_2. El primer contacto común se asocia con un primer contacto (superior) normalmente cerrado y un primer contacto (superior) normalmente abierto. Similarmente , el segundo contacto común se asocia con un segundo contacto (inferior) normalmente cerrado y un segundo contacto normalmente abierto (inferior) . La línea de alto suministro al motor se conecta al primer contacto normalmente cerrado y el segundo contacto normalmente abierto. La línea de bajo suministro del motor se conecta al segundo contacto normalmente cerrado y al primer contacto normalmente abierto.

Como resultado de cablear los contactos en la forma anteriormente descrita, cuando el relé 884 está inactivo (por ejemplo, no se aplica energía a la bobina de relé) , la línea de alto suministro al motor se conecta a la terminal del motor_l mediante el primer contacto normalmente cerrado y el primer contacto común, y la línea de bajo suministro del motor se conecta a la terminal del motor_2 mediante el segundo contacto normalmente cerrado y el segundo contacto común. De esta manera, cada vez que se active el MOSFET de energía 882 (por ejemplo, cada vez que un pulso PWM se aplica al controlador MOSFET 880) , la corriente fluye a través de las bobinas del motor desde la terminal de motor_l a la terminal de motor_2 , para provocar que el motor gire en la dirección de avance (por ejemplo, retraiga la manguera al carrete automático 100) . Cuando la energía se aplica a la bobina de relé mediante una señal FWD-REV generada por la FPGA 700, los contactos normalmente cerrados se desconectan de los contactos comunes respectivos del relé 884, y los contactos normalmente abiertos acoplan los contactos comunes respectivos. De esta manera, la línea de alto suministro de motor se conecta a la terminal de motor_2 mediante el segundo contacto normalmente abierto y el segundo contacto común, y la línea de suministro bajo de motor se conecta a la terminal de motor_l mediante el primer contacto normalmente abierto y el primer contacto común. De esta manera, cuando el MOSFET 882 se activa mientras que la bobina de relé está activa, la corriente fluye a través de las bobinas del motor en la dirección opuesta desde la terminal del motor_2 a la terminal de motor_l , para provocar que el motor gire en la dirección inversa (por ejemplo, asista al usuario en extraer la manguera del carrete automático 100) . Como se ilustra adicionalmente en la Figura 8, el regulador de motor incluye un sensor de límite de corriente que comprende un primer controlador de voltaje L 311 disponible de National Semiconductor. El primer comparador tiene una alimentación de inversión (-), una alimentación sin inversión (+) y una salida. La salida del primer comparador es alta, cuando un voltaje aplicado a la alimentación no inversora es mayor que un voltaje aplicado a la alimentación de inversión. La salida del primer comparador es baja cuando el voltaje aplicado a la alimentación de . inversión es mayor que el voltaje aplicado a la alimentación sin inversión. La alimentación sin inversión del primer comparador, se conecta para detectar el voltaje desarrollado a través de la baja impedancia del MOSFET de energía 882 respecto a tierra, cada vez que el MOSFET de energía 882 conduce corriente desde el motor a tierra. La alimentación de inversión del primer comparador recibe una alimentación de voltaje en respuesta a una señal PWM_IN generada por la FPGA 700. La señal P M_IN de la FPGA 700 se aplica a un filtro de paso bajo que comprende un resistor de alimentación de 33,000-ohms, un capacitor de 0.1 microfarad y un resistor de salida de 33,000-ohms. La señal PWM_IN tiene un ciclo de servicio seleccionado por la FPGA 700 para corresponder a una corriente esperada que se requiere opere el motor a una velocidad determinada pro la señal PWM_FET aplicada al controlador MOSFET 880. El filtro de paso bajo opera para producir un voltaje de salida de filtro en respuesta al ciclo de servicio de la señal P M_IN. El voltaje de salida de filtro se aplica a la alimentación de inversión del primer comparador de voltaje, de manera tal que el voltaje de salida de filtro se compara cuando el voltaje a través del MOSFET de energía 882 en la alimentación sin inversión. La salida del primer comparador produce una señal I_LIM que es alta cuando el voltaje detectado es mayor que el voltaje de salida de filtro y que es bajo cuando el voltaje detectado es menos que el voltaje de salida de filtro. La FPGA 700 puede determinar la corriente que fluya a través del motor al ajustar el ciclo de servicio de la señal PW _IN para provocar que la señal I_LIM conmute niveles . El valor del ciclo de servicio de la señal PWM_IN cuando la señal I_LIM conmuta niveles, se correlaciona por la FPGA 700 para producir un valor de corriente medido. La FPGA 700 compara el valor de corriente medido determinado por la técnica anterior con un valor de corriente esperado para una velocidad de motor deseado como se determina por el ciclo de servicio de la señal PWM_FET aplicada al controlador MOSFET 880. En particular, la cantidad de corriente requerida por el motor responde a la fuerza contraelectromotriz del motor, y la fuerza contraelectromotriz del motor responde a la velocidad del motor. De esta manera, el valor de corriente medida indica la velocidad del motor. Si la FPGA 700 determina que la corriente medida no corresponde a la corriente esperada para la f velocidad de motor deseada, la FPGA 700 ajusta ventajosamente el ciclo de servicio de la señal PW _FET aplicada al controlador MOSFET 880 para aumentar selectivamente o disminuir la velocidad del motor mientras que se continua midiendo la corriente de acuerdo con la forma anterior. De esta manera, la FPGA 700 utiliza la información de realimentación que se proporciona por la técnica de medición de corriente para controlar la velocidad del motor a una velocidad deseada del motor. Al controlar la velocidad del motor en la forma anterior, la FPGA 700 es capaz de calcular la posición de manguera con base en la velocidad, del motor y la cantidad de tiempo durante el cual el motor opera a una velocidad particular del motor. El regulador de motor incluye un segundo comparador de voltaje LM311. La alimentación sin inversión del segundo comparador se conecta para detectar el voltaje a través de la MOSFET de energía 882 y de esta manera detectar la corriente que fluye a través del motor. La alimentación de inversión del segundo comparador se conecta a una red de derivación. La red de derivación proporciona un voltaje en la alimentación de inversión que se ajusta a un valor seleccionado para corresponder a un voltaje detectado a través de la MOSFET de energía 882 que corresponde a una corriente de motor de aproximadamente 42 amperes. La salida del segundo comparador produce una señal I_MAX. Cuando la corriente del motor excede aproximadamente 42 amperes, el segundo comparador conmuta la señal I_MAX a un nivel activo. Cuando la FPGA 700 detecta la señal I_MAX activa, la FPGA 700 ajusta selectivamente la señal PWM_FET para reducir el ciclo de servicio aplicado al motor para reducir la corriente a través del motor. Si esto resulta en que la señal I_MAX conmute a un nivel inactivo, la FPGA 700 mantiene selectivamente la señal PWM_FET en el nuevo ciclo de servicio y subsecuentemente puede incrementar el ciclo de servicio para regresar el motor a la velocidad original. De esta manera, por ejemplo, la FPGA 700 mantiene la corriente por debajo del nivel máximo para proporciona una oportunidad para que la manguera se desprenda de una obstrucción temporal . Por otra parte, si la corriente permanece sobre el nivel máximo, la FPGA 700 selectivamente además reduce el ciclo de servicio de la señal P M_FET para reducir adicionalmente la corriente. La reducción en el ciclo de servicio y la reducción resultante en corriente continúa hasta que cualquiera de la corriente se reduce por el nivel máximo o el motor se apaga. De acuerdo con la técnica descrita, la detección de un nivel de corriente sobre el nivel de corriente máximo no resulta en un apagado inmediato del motor, lo que puede resultar en un gran pico de corriente. Por el contrario, la corriente al motor se reduce gradualmente, eliminando de esta manera el gran pico de corriente. La reducción de corriente gradual también proporciona una oportunidad para que el obstáculo sea superado por la fuerza continua aplicada a la manguera por el motor. Como se ilustra adicionalmente en la Figura 8, el regulador de motor incluye una linea de señal de alimentación MAX_command opcional, que se acopla a la alimentación de inversión del segundo comparador. Un voltaje aplicado a la línea de señal de alimentación MAX_command, ventajosamente aumenta el voltaje aplicado a la alimentación de inversión para incrementar el umbral de corriente máxima. Por ejemplo, un voltaje puede aplicarse ventajosamente a la línea de alimentación MAX_command, para aumentar el umbral de corriente máxima a fin de utilizar el carrete automático 100 en aplicaciones en donde la fuerza requerida para bobinar el material lineal es mayor y se requiere más corriente en el motor. Por ejemplo, cuando el carrete automático 100 se utiliza para bobinar una manguera rígida, tal como por ejemplo una manguera neumática, puede requerirse más fuerza y de esta manera más corriente. Como se ilustra en la Figura 9, el regulador de motor incluye un sensor de fuerza contraelectromotriz 990 que comprende un transistor PNP que tiene un emisor conectado al suministro de 12 volts y que tiene una base acoplada para recibir una señal de alimentación TR_SW de la línea de suministro bajo del motor. El colector del transistor PNP proporciona una señal de salida LOGIC_REV_SENSE que se reduce o se abate por un resistor de tracción cuando está apagado el transistor PNP. El transistor PNP normalmente está apagado cuando no se aplica voltaje a la base del transistor PNP, tal como cuando el motor no se activa. Cuando el motor se enciende al activar el MOSFET de energía 882, la línea de suministro bajo del motor se baja y la base del transistor PNP se baja para encender el transistor PNP. Cuando el transistor PNP está encendido, el voltaje en el colector del transistor PNP se levanta al voltaje de suministro de 12 volts, que resulta en una señal LOGIC_REV_SENSE alta activa. Sin embargo, cuando la señal PWM se genera, la FPGA 700 ignora la señal LOGIC_REV_SENSE activa. Si la señal PWM está apagada y la señal de MOSFET de energía está de esta manera apagada, la línea de suministro bajo del motor normalmente está alta. Si el motor se hace que gire en la dirección inversa por un usuario que extrae la manguera y gira el tambor, el motor opera como un generador para producir una señal EMF generada para provocar que el voltaje en la línea de suministro baja al motor, se vuelva baja respecto al voltaje en la línea alta de suministro del motor. El voltaje bajo se aplica a la base del transistor PNP para provocar que el transistor PNP gire para activar la señal LOGIC_REV_SENSE . Ya que la FPGA 700 no genera señales PWM durante este tiempo, la FPGA 700 determina que el motor se gira por la acción de un usuario que extrae la manguera del tambor. De esta manera, la FPGA 700 activa el relé 884 y genera señales PWM para provocar que el motor gire a la dirección inversa para ayudar al usuario. Como se discutió anteriormente, durante la función de arrastre asistido, la FPGA 700 genera las señales PWM con un ciclo de trabajo menor, de manera tal que el motor proporciona justo la energía suficiente para ayudar al usuario en vez de expulsar la manguera del carrete automático 100 a una velocidad alta. Mientras que la función de arrastre asistido está activa, la FPGA 700 periódicamente determina si el usuario continua sacando la manguera cuando la señal PWM es inactiva (por ejemplo, durante las porciones del ciclo de trabajo PWM cuando el MOSFET está apagado) para determinar si continua proporcionando energía de reversa para ayudar al usuario. Como se ilustra adicionalmente en la Figura 9, el regulador de motor incluye una pluralidad de diodos 992 que tienen sus cátodos conectados en común y tiene sus ánodos conectados a fuentes respectivas de señales de control de energía. Cuando una o más de las señales de control de energía es activa y alta, una señal de energía remota es activa alta para activar los primeros tres reguladores de voltaje en la Figura 6. Por ejemplo, alambres del panel de interfase 106 se conectan al controlador del motor mediante un cabezal J3. Estas salidas del receptor RF de esta manera se acoplan a tres de la pluralidad de diodos 992 en la Figura 9. De esta manera, cuando el receptor de RF activa una salida respectiva en respuesta al comando de parada, el comando de inicio o el comando de paso lento del controlador remoto, la señal de energía remota se activa. Uno de los diodos 992 se conecta a un conmutador en el panel de interfase 106, que puede activarse selectivamente por un usuario para activar el controlador de motor. Uno de los diodos 992 se conecta a la señal LOGIC_REV_SENSE para activar el controlador del motor, cuando el motor gira en reversa en respuesta a que el usuario extraiga la manguera. Otro diodo se conecta a una señal de energía de activación lógica que se genera por la FPGA 700 después de activarse en el modo activo por una de las otras señales. De esta manera, la FPGA 700 puede mantener activo al controlador de motor, hasta que se complete una función y no se reciban otras señales de control, como se discutió anteriormente.

El regulador de motor 224 también incluye un sensor de efecto Hall 994 que detecta cuando el mecanismo de materia reciprocante dentro del cuerpo 102 del carrete automático 100 está en una posición particular. Los beneficios del carrete automático 100 descrito anteriormente proporcionan una forma menos costosa y más productiva en la que se maneje material lineal. Debido a los componentes principales del carrete automático 100 que comprenden el tambor 220, el regulador de motor 224 y el motor 222, el carrete automático 100 es más confiable. Además, sistemas de embragues complicados y costosos para neutralizar el motor 222 y codificadores para dar seguimiento a la cantidad de manguera retraída, se evitan. Habiendo de esta manera descrito las modalidades preferidas de la presente invención, aquellos con destreza en la técnica fácilmente apreciarán de la descripción presente que todavía otras modalidades pueden realizarse y utilizarse dentro del alcance de las reivindicaciones aquí agregadas. Por ejemplo, el carrete automático puede emplearse con tipos de material lineal diferente a mangueras para agua tales como mangueras para aire o mangueras de lavadora a presión. Numerosas ventajas de la invención cubiertas por esta descripción se han establecido en la descripción anterior, entendiéndose sin embargo que esta descripción en muchos aspectos es sólo ilustrativa. Pueden realizarse cambios en detalle sin exceder el alcance de la descripción.

Claims (24)

1. REIVINDICACIONES 1. Un carrete automático para facilitar el embobinado de material lineal, el carrete automático se caracteriza porque comprende: un tambor giratorio que tiene una superficie de carrete, el tambor es capaz de bobinar un material lineal alrededor de la superficie de carrete conforme el tambor gira en una primera dirección, el tambor además es capaz de desplegar el material lineal de alrededor de la superficie del carrete, conforme el tambor gira en una segunda dirección; un motor capaz de interactuar con el tambor para girar selectivamente el tambor en la primera dirección o en la segunda dirección; y circuitos de control capaces de enviar de salida una señal de control para provocar que el motor gire al tambor en la segunda dirección para desplegar el material lineal cuando los circuitos de control detectan una tensión del material lineal sobre una cantidad predeterminada .
2. 2. El carrete automático de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque los circuitos de control son capaces de detectar la tensión del material lineal al detectar una fuerza contraelectromotriz (EMF) asociada con el motor.
3. 3. El carrete automático de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque los circuitos de control además son capaces de supervisar un tramo de una porción de material lineal no bobinado en el tambor giratorio .
4. 4. El carrete automático de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque los circuitos de control además son capaces de* provocar que una velocidad rotacional del tambor en la primera dirección disminuya cuando la longitud del material lineal desembobinado sea menor que una longitud umbral predeterminada.
5. 5. El carrete automático de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque los circuitos de control además son capaces de cesar la rotación del tambor, en respuesta a detectar un aumento substancial en una corriente suministrada al motor.
6. 6. El carrete automático de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque además comprende una cubierta que circunda substancialmente el tambor giratorio, el motor y los circuitos de control.
7. 7. El carrete automático de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque la cubierta comprende una abertura a través de la cual se bobina el material lineal.
8. 8. El carrete automático de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque además comprende una interfase de usuario.
9. 9. El carrete automático de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la interfase de usuario es capaz de recibir al menos una señal de un dispositivo de control remoto.
10. 10. Un método para proporcionar un carrete motorizado para bobinar material lineal, el método se caracteriza porque comprende: proporcionar un miembro giratorio capaz de girar para bobinar un material lineal alrededor del miembro giratorio; proporcionar un motor capaz de interacción con el miembro giratorio para controlar una velocidad rotacional del miembro giratorio; y proporcionar un regulador de motor capaz de enviar de salida cuando menos una señal al motor para disminuir la velocidad rotacional del miembro giratorio mientras que se bobina una porción terminal del material lineal.
11. 11. El método de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque la porción terminal se identifica por un tramo predeterminado del material lineal.
12. 12. El método de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque el controlador del motor además es capaz de medir la longitud predeterminada .
13. 13. El método de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque la medición comprende supervisar una cantidad de rotaciones del motor .
14. 14. El método de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque además comprende proporcionar un detector de corriente capaz de medir una corriente que se extrae por el motor, en donde el controlador del motor además es capaz de suspender la rotación del miembro giratorio, en respuesta al sensor de corriente que detecta un aumento substancial en la corriente que se toma del motor.
15. 15. El método de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado porque el controlador del motor además es capaz de suspender la rotación del miembro giratorio cuando una duración de incremento substancial en la corriente excede un periodo de tiempo predeterminado .
16. 16. El método de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque el regulador de motor además es capaz de enviar de salida una señal para invertir la rotación del miembro giratorio en respuesta a detectar una fuerza contraelectromotriz (EMF) asociada con el motor.
17. 17. Un carrete motorizado para facilitar el embobinado de material lineal, el carrete motorizado comprende: un miembro giratorio capaz de girar para bobinar un material lineal alrededor del miembro giratorio; un motor capaz de interactuar con el tambor giratorio en al menos una primera dirección; y circuitos de control capaces de supervisar la rotación del tambor giratorio al supervisar cuando menos una señal del motor para determinar al menos cuando un extremo del material lineal se aproxima al tambor giratorio.
18. 18. El carrete motorizado de conformidad con la reivindicación 17, caracterizado porque el motor además es capaz de interactuar con el tambor giratorio en una segunda dirección.
19. 19. El carrete motorizado de conformidad con la reivindicación 17, caracterizado porque los circuitos de control además son capaces de detectar una tensión del material lineal al detectar una fuerza contraelectromotriz (EMF) asociada con el motor.
20. 20. El carrete motorizado de conformidad con la reivindicación 17, caracterizado porque los circuitos de control además son capaces de cesar la rotación del tambor giratorio después de detectar un aumento substancial en una corriente suministrada al motor.
21. 21. El carrete motorizado de conformidad con la reivindicación 17, caracterizado porque los circuitos de control además son capaces de detectar cuando substancialmente todo el material lineal se bobina alrededor del miembro giratorio.
22. 22. El carrete motorizado de conformidad con la reivindicación 17, caracterizado porque además comprende una cubierta substancialmente esférica.
23. 23. El carrete motorizado de conformidad con la reivindicación 17, caracterizado porque el miembro giratorio además es capaz de bobinar una manguera.
24. 24. Un carrete para bobinar automáticamente una manguera, el carrete se caracteriza porque comprende medios para girar bobinando una manguera; medios para interactuar con los medios para girar, para controlar la velocidad rotacional de los medios para girar; y medios para enviar de salida cuando menos una señal a los medios para interactuar, para disminuir la velocidad rotacional de los medios para girar, mientras que se bobina una porción terminal de la manguera.