Un dispositivo conmutador activado por capacitancia para suministrar al menos una señal de control después de la alimentación de un voltaje de entrada y un acoplamiento de una carga capacitativa con un campo eléctrico,

comprendiendo dicho dispositivo conmutador activado por capacitancia:

(a)un medio de capacitancia (41) asociado a dicho campo eléctrico, incluyendo dicho medio de capacitancia (41):

(i)un generador (42) capaz de generar una onda senoidal (44) de una frecuencia predeterminada (46);

(ii)al menos una salida de antena (49) para permitir la transmisión de dicha onda senoidal (44);

(iii)una primera resistencia (50) que tiene un valor de resistencia predeterminado y que tiene un primer cable (72) acoplado a dicho generador (42) y un segundo cable (73) acoplado a dicha al menos una salida de antena (49), habilitando dicha primera resistencia (50) la generación de un primer voltaje en dicho primer cable (72) y un segundo voltaje en dicho segundo cable (73);

(iv)un primer medio de comunicación para suministrar una señal analógica asociada a dicho segundo voltaje; y

(v) unos segundos medios de comunicación para suministrar una pluralidad predeterminada de primeras señales digitales (74) y recibir una pluralidad predeterminada de segunda señal digital (75);

(b)un primer suelo acoplado a dicho medio de capacitancia;

(c)un voltaje operativo asociado a dicho voltaje de entrada y aplicado a dicho medio de capacitancia para permitir a dicho generador generar dicha onda senoidal;

(d)un microcontrolador (78) acoplado a dicho medio de capacitancia (41) y que tiene al menos un tercer medio de comunicación que está en comunicación eléctrica con dicho primer medio de comunicación de dicho medio de capacitancia (41) para recibir dicha señal analógica y un cuarto medio de comunicación que está en comunicación eléctrica con dicho segundo medio de comunicación de dicho medio de capacitancia (41) para recibir dicha pluralidad predeterminada de dichas primeras señales digitales (74) y suministrar dicha pluralidad predeterminada de dichas segundas señales digitales (75), suministrando dicho microcontrolador (78) una señal de salida al recibir dicha segunda señal de voltaje; y

(e)un medio conductor de salida acoplado a dicho microcontrolador (78) para recibir dicha señal de salida y para suministrar dicha al menos una señal de control,

donde dicho microcontrolador (78) está programado para ejecutar un algoritmo de software predeterminado capaz de diferenciar entre un movimiento gradual de dicha carga capacitativa dentro de dicho campo eléctrico dando como resultado un cambio gradual de dicho segundo voltaje sobre un primer periodo de tiempo predeterminado y un movimiento acelerado de dicha carga capacitativa a través de dicho campo eléctrico dando como resultado un cambio de dicho segundo voltaje sobre un segundo período de tiempo predeterminado, siendo dicho segundo período de tiempo predeterminado sustancialmente más pequeño que dicho primer período de tiempo predeterminado

Dispositivo conmutador activado por capacitancia.

Campo de la invención

La presente invención se refiere, en general, a un dispositivo conmutador y, más particularmente, la presente invención se refiere a un dispositivo conmutador operable por una carga capacitativa y, aún más particularmente, la presente invención se refiere a un dispositivo conmutador activado por capacitancia para su uso en un vehículo de tránsito.

Antecedentes de la invención

La siguiente información preliminar es provista para ayudar al lector a entender el ambiente donde la invención será usada normalmente. Los términos usados aquí no están destinados a quedar limitados a cualquier interpretación particular restrictiva a menos que se especifique lo contrario en este documento.

Es bien conocido que una gran mayoría de vehículos de tránsito urbano utilizan una pluralidad de sistemas de puertas motorizadas laterales para la entrada y salida de pasajeros. En algunas aplicaciones tales como túneles subterráneos, donde los vehículos de transporte circulan en una configuración múltiple de vehículo y además circulan en un entorno climáticamente controlado y donde el pasajero generalmente paga primero para acceder al vehículo de transporte, todos los sistemas de puertas laterales en cada vehículo de transporte son accionados en cada estación.

En otras aplicaciones, especialmente donde los vehículos de tránsito circulan sobre el suelo, los pasajeros pueden pagar sólo al entrar al vehículo a través de sólo una puerta lateral localizada junto a un conductor del vehículo mientras que las demás puertas son usadas predominantemente para la salida de los pasajeros. En aplicaciones de este tipo, es deseable mantener un ambiente climático interior constante de los vehículos de tránsito para la comodidad de los pasajeros y minimizar el efecto de factores medioambientales externos. Además, los sistemas de las puertas laterales que operan parcialmente reduce el desgaste de los componentes y aumenta la durabilidad y Habilidad de sistemas de este tipo de puerta lateral. Por lo tanto, en aplicaciones de este tipo, es común que un conductor del vehículo pueda abrir tales puertas laterales de forma selectiva poniendo las demás puertas en una condición que permita al pasajero abrir las puertas laterales de este tipo al contactar unos dispositivos de conmutación montados, bien directamente en la puerta lateral, o en su proximidad.

Los dispositivos interruptores bien conocidos usados en tales aplicaciones son interruptores de barras táctiles y de cinta táctil. La patente estadounidense núm. 4,022,996 titulada "Switching Mechanism for Bus Doors with Manually Operated Touch Bar" enseña una barra táctil que comprende un elemento tubular terminado en carcasas superiores e inferiores en cada extremo que permite una pequeña gama de movimientos laterales en cualquier dirección. Bien una o ambas carcasas del extremo contienen un interruptor de naturaleza electromecánica que es activado con el movimiento del elemento tubular provocado por el contacto del pasajero. La señal eléctrica resultante es usada por el accionamiento de la puerta y controlador de puerta para abrir la puerta que habilita luego la salida de los pasajeros.

La patente estadounidense núm. 5,118,910 titulada "Illuminated, pressure-actuated switch" enseña un interruptor de cinta adecuado de presionar en cualquier sitio para abrir las puertas de un vehículo de transporte. El interruptor incluye un par de electrodos que son distanciados en un estado de condición firme no activado y que producen una señal eléctrica al ser aplicada una presión a una superficie externa del interruptor de cinta. La señal eléctrica resultante se usa por el accionamiento de puerta y controlador de puerta para abrir la puerta, lo que permite la salida de pasajeros.

Una desventaja de este tipo de dispositivos es que contienen componentes en movimiento, que reducen la fiabilidad de rendimiento en el tiempo y están asociados a costes de fabricación aumentados. Otra desventaja de este tipo de dispositivos es que éstos requieren una presión que debe serles aplicada para conseguir la activación, haciendo así su uso más difícil para una persona discapacitada o un niño.

Como puede verse en la discusión anterior, hay una necesidad de un dispositivo interruptor mejorado que elimina el uso de componentes en movimiento y sea más adecuado para el uso por un pasajero con discapacidad o un niño.

Es bien conocido que un sistema de puertas de vehículo de tránsito debe incorporar una capacidad de detección de obstrucción durante el ciclo de cierre para detectar un pasajero o un objeto presente en el camino de la puerta de cierre. Generalmente, la detección de obstrucción es realizada por cuatro métodos diferentes.

En un primer aspecto, según lo enseñado por la patente estadounidense 4,371,762 titulada "Contactless Pressure Sensitive Switch", un borde de caucho sensible es empleado en el borde delantero de la puerta en combinación con un interruptor de onda de presión con una conexión eléctrica con el controlador de puerta. La sensibilidad del borde de caucho es conseguida al incorporar una cámara hermética con una conexión de un orificio predeterminado al interruptor de onda de presión. El pasajero u objeto que contacta el borde de caucho durante el ciclo de cierre de la puerta deformará el borde de caucho provocando así la presión diferencial dentro de la cámara de sello para cambiar el estado de presión del interruptor de onda y prevenir el cierre de la puerta adicional a través del controlador de puerta bien terminando el movimiento de cierre o invirtiendo el movimiento de la puerta en la dirección de apertura.

Una variación del método de detección de obstrucción de este tipo está unida al uso de un interruptor de tipo de cinta eléctrica insertado en una cámara y a una conexión eléctrica con el controlador de puerta, por lo cual los contactos opuestamente dispuestos del interruptor cooperan el uno con el otro después de la deformación del borde de caucho.

En un segundo aspecto, como mejor se muestra según la patente estadounidense 6,064,165 titulada "Power Window or Panel Controller", un microprocesador basado en un controlador de puerta ejecuta un algoritmo de software durante el movimiento de cierre de la puerta y monitores y compara los parámetros tales como la corriente eléctrica, posición contra tiempo y otros contra un umbral predeterminado. El pasajero u objeto que contacta la puerta durante el ciclo de cierre causará que este tipo de parámetros para difieran del umbral, por ejemplo la corriente eléctrica aumentará, permitiendo que el controlador de puerta prevenga además el cierre de la puerta.

En un tercer aspecto, la detección de obstrucción puede ser posibilitada por el controlador de puerta si la puerta no alcanzó una posición de cierre final dentro de un período de tiempo predeterminado.

En un cuarto aspecto, como se muestra en la patente estadounidense 6,334,642 titulada "Door Control Apparatus", el método de detección de obstrucción emplea un sensor centralmente instalado sobre la abertura de puerta y con una conexión eléctrica con el controlador de la puerta. La presencia del pasajero u objeto será detectada por el sensor permitiendo al controlador de la puerta prevenir que ésta se siga cerrando.

La desventaja principal de los tres primeros métodos es que la detección de obstrucción se posibilita sólo sobre el contacto físico con el pasajero u objeto que no es deseable cuando este pasajero es un niño o un adulto con limitadas capacidades físicas al poder resultar algún tipo de lesión por el contacto con la puerta en movimiento.

La utilización de sensores remotos en el cuarto método elimina el contacto físico pero es generalmente costoso para implementar y está sujeto a la afinación precisa con el fin de adecuar el área de cobertura y minimizar el ruido externo.

Por lo tanto, se desea implementar la detección de obstrucción que sustancialmente minimice o elimine el contacto físico entre el pasajero u objeto y la puerta que se está cerrando y reduzca los costes de instalación.

Es observado que WO96/36134 expone un sistema para la detección sin contacto y señalización que usa el cuerpo humano como medio de transmisión de la señal. El sistema tiene un transmisor y un receptor que son acoplados a través de un usuario y el suelo. El transmisor genera una señal de baja frecuencia las que, a través del acoplamiento capacitivo, pasan como corrientes de desplazamiento hacia...

1. Un dispositivo conmutador activado por capacitancia para suministrar al menos una señal de control después de la alimentación de un voltaje de entrada y un acoplamiento de una carga capacitativa con un campo eléctrico, comprendiendo dicho dispositivo conmutador activado por capacitancia:

donde dicho microcontrolador (78) está programado para ejecutar un algoritmo de software predeterminado capaz de diferenciar entre un movimiento gradual de dicha carga capacitativa dentro de dicho campo eléctrico dando como resultado un cambio gradual de dicho segundo voltaje sobre un primer periodo de tiempo predeterminado y un movimiento acelerado de dicha carga capacitativa a través de dicho campo eléctrico dando como resultado un cambio de dicho segundo voltaje sobre un segundo período de tiempo predeterminado, siendo dicho segundo período de tiempo predeterminado sustancialmente más pequeño que dicho primer período de tiempo predeterminado.

2. Un dispositivo conmutador activado por capacitancia según la reivindicación 1, donde dicho dispositivo conmutador activado por capacitancia incluye una segunda resistencia que tiene un segundo valor de resistencia predeterminado y está eléctricamente acoplado a dicho medio de capacitancia para ajustar dicha frecuencia predeterminada y para definir una profundidad predeterminada de dicho campo eléctrico.

3. Un dispositivo conmutador activado por capacitancia según la reivindicación 1, donde dicho dispositivo conmutador activado por capacitancia incluye un medio acoplado a dicho voltaje de entrada para la conversión del mismo en dicho voltaje operativo, donde dicho voltaje de entrada es de una magnitud más pequeña y una magnitud superior que dicho voltaje operativo.

4. Un dispositivo conmutador activado por capacitancia según la reivindicación 1, donde dicho dispositivo conmutador activado por capacitancia incluye un primer condensador que tiene un valor de capacitancia predeterminado para definir generalmente un límite de capacitancia inferior de dicho medio de capacitancia, habilitando dicho primer condensador la generación de una primera referencia de voltaje que define un voltaje de límite superior predeterminado asociado a dicha carga capacitativa, que comprende dicho campo eléctrico.

5. Un dispositivo conmutador activado por capacitancia según la reivindicación 1, donde dicho dispositivo conmutador activado por capacitancia incluye un segundo condensador que tiene un valor de capacitancia predeterminado para definir generalmente un límite de capacitancia superior de dicho medio de capacitancia, permitiendo dicho segundo condensador generación de una segunda referencia de voltaje que define un límite de voltaje predeterminado inferior asociado a dicha carga capacitativa que comprende dicho campo eléctrico.

6. Un dispositivo conmutador activado por capacitancia según la reivindicación 1, donde dicho medio de capacitancia incluye al menos una salida protectora.

7. Un dispositivo conmutador activado por capacitancia según la reivindicación 1, donde dicho dispositivo conmutador activado por capacitancia incluye un circuito impreso.

8. Un dispositivo conmutador activado por capacitancia según la reivindicación 1, donde al menos una dicha señal de control es una señal de voltaje.

9. Un dispositivo conmutador activado por capacitancia según la reivindicación 8, donde dicha señal de voltaje es igual en magnitud para dicho voltaje de entrada.

10. Un dispositivo conmutador activado por capacitancia según la reivindicación 1, donde dicho dispositivo conmutador activado por capacitancia incluye una fuente de energía dispuesta en el mismo para suministrar dicho voltaje operativo.

11. Un dispositivo conmutador activado por capacitancia según la reivindicación 10, donde dicha fuente de energía interna es una batería eléctrica.

12. Un dispositivo conmutador activado por capacitancia según la reivindicación 1, donde dicho dispositivo conmutador activado por capacitancia incluye una carcasa.

13. Un dispositivo conmutador activado por capacitancia según la reivindicación 1, donde dicho algoritmo de software predeterminado permite que dicho microcontrolador proporcione dicha señal de salida cuando dicho segundo voltaje es mayor que un umbral de voltaje predeterminado.

14. Un dispositivo conmutador activado por capacitancia según la reivindicación 1, donde dicho dispositivo conmutador activado por capacitancia incluye al menos un conductor de antena eléctrica conectado a dicha al menos una salida de antena para transmitir dicha onda senoidal.

15. Un dispositivo conmutador activado por capacitancia según la reivindicación 14, donde dicho dispositivo conmutador activado por capacitancia incluye un elemento de activación acoplado a dicho al menos un conductor de antena eléctrica y fijado a una estructura de montaje.

16. Un dispositivo conmutador activado por capacitancia según la reivindicación 15, donde dicho elemento de activación es fabricado a partir de un material electroconductor, uno eléctricamente no conductor y una combinación de los mismos.

17. Un dispositivo conmutador activado por capacitancia según la reivindicación 16, donde dicho dispositivo conmutador activado por capacitancia incluye un elemento eléctricamente no conductor dispuesto de forma intermedia entre dicho elemento de activación y dicha estructura de montaje, donde dicho elemento de activación y dicha estructura de montaje son electroconductores.