EVALUACION FIABLE DE UNA SEÑAL DE MEDICION DE TEMPERATURAS MEDIANTE LA ADAPTACION DINAMICA DE UN MODELO MATEMATICO.

Dispositivo para la evaluación de la señal de medición de temperatura (ntc_in) de un dispositivo de medición de temperatura (102),

en especial para la evaluación de la señal de medición de temperatura (ntc_in) variable en el tiempo del dispositivo de medición de temperatura (102) de una alarma indicadora (100); el dispositivo (110) presenta una unidad de modelizado (120) con

• una primera entrada (121) para la recepción de una señal de entrada (ntc_in), la cual funciona como un indicador de la señal de medición de temperatura,

• una segunda entrada (122) para la recepción de una señal de retroalimentación (slope), y

• una salida (123) para la emisión de una señal de salida (iir_model, pre_temp, virtual_temp),

- con lo cual, la señal de salida (iir_model,pre_temp, virtual_temp) se genera mediante un modelo matemático almacenado en la unidad de modelizado (120), el cual depende de la señal de entrada (ntc_in) y de la señal de retroalimentación (slope), y

- con lo cual, la señal de retroalimentación (slope) depende en forma directa o indirecta de la señal de salida (iir_model, pre_temp, virtual_temp),

- con lo cual, el modelo matemático presenta un modelo térmico del dispositivo de medición de temperatura (102)

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E08101644.

Solicitante: SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: WITTELSBACHERPLATZ 2,80333 MUNCHEN.

Inventor/es: FISCHER, MARTIN.

Fecha de Publicación: .

Fecha Solicitud PCT: 15 de Febrero de 2008.

Fecha Concesión Europea: 6 de Enero de 2010.

Clasificación Internacional de Patentes:

  • G08B17/06 FISICA.G08 SEÑALIZACION.G08B SISTEMAS DE SEÑALIZACION O DE LLAMADA; TRANSMISORES TELEGRAFICOS DE ORDENES; SISTEMAS DE ALARMA.G08B 17/00 Alarmas de incendio; Alarmas que reaccionan a una explosión. › Accionamiento eléctrico de la alarma, p. ej. que utilizan un interruptor accionado térmicamente.
  • G08B29/18 G08B […] › G08B 29/00 Verificación o control de sistemas de señalización de alarma; Prevención o corrección de errores de funcionamiento, p. ej. que impiden el accionamiento no autorizado. › Prevención o corrección de errores de funcionamiento (G08B 29/02, G08B 29/12 tienen prioridad).

Clasificación PCT:

  • G08B17/06 G08B 17/00 […] › Accionamiento eléctrico de la alarma, p. ej. que utilizan un interruptor accionado térmicamente.
  • G08B29/18 G08B 29/00 […] › Prevención o corrección de errores de funcionamiento (G08B 29/02, G08B 29/12 tienen prioridad).

Países PCT: Austria, Bélgica, Suiza, Alemania, Dinamarca, España, Francia, Reino Unido, Grecia, Italia, Liechtensein, Luxemburgo, Países Bajos, Suecia, Mónaco, Portugal, Irlanda, Eslovenia, Finlandia, Rumania, Chipre, Lituania, Letonia.

EVALUACION FIABLE DE UNA SEÑAL DE MEDICION DE TEMPERATURAS MEDIANTE LA ADAPTACION DINAMICA DE UN MODELO MATEMATICO.

Fragmento de la descripción:

Evaluación fiable de una señal de medición de temperaturas mediante la adaptación dinámica de un modelo matemático.

La presente invención hace referencia al campo técnico de la evaluación de señales de medición de un dispositivo de medición de temperatura, con el fin de lograr, al menos, la eliminación parcial de la inercia térmica. Dichas señales se producen a través de una o varias capacidades térmicas, en especial durante fuertes variaciones de temperatura. La presente invención hace referencia, en particular, a un dispositivo y a un método de evaluación de señales de medición de un dispositivo de medición mediante el empleo de un modelo matemático. La presente invención hace referencia además a una alarma indicadora para la emisión de un aviso de alarma dependiente de una temperatura detectada dentro de una zona vigilada, con lo cual la alarma indicadora presenta un dispositivo perteneciente a la clase antes mencionada. Además, la presente invención hace referencia a un medio de almacenamiento legible por ordenador, así como también a un elemento del programa, el cual contiene instrucciones para la aplicación del método de evaluación de señales de medición de un dispositivo de medición conforme a la invención.

Las alarmas indicadoras térmicas presentan, al menos, un sensor de temperatura para la detección de una temperatura presente dentro de una zona vigilada. Para garantizar una respuesta rápida y así cumplir, en vistas a la comercialización, con las normas técnicas relevantes EN54-5, UL521 y FM3210, el sensor de temperatura debe encontrarse libre de masas térmicas circundantes.

Un desacoplamiento térmico, sin embargo, tiene lugar en la práctica, entre el sensor de temperatura y las masas térmicas circundantes.

De esta manera, se requeriría una separación espacial entre el sensor de temperatura y las masas térmicas circundantes, a modo de ejemplo, una cavidad relativamente grande dentro de una alarma indicadora térmica. Para garantizar un buen acoplamiento del sensor de temperatura en la zona vigilada, esta cavidad debería ser bien insuflada por el aire circundante. A su vez, el sensor de temperatura debe disponerse en el centro de la cavidad. Especialmente en el caso de combinaciones de avisos, los cuales presentan también, por ejemplo, junto a una entrada térmica del sensor, otra entrada óptica para el sensor, no se dispone por lo general de tal cavidad, debido a problemas relativos a la disponibilidad de espacio. Por otra parte, los requerimientos de espacio efectivo de una alarma indicadora de esa clase serían muy elevados. Esto no se consideraría tampoco como satisfactorio de acuerdo a criterios estéticos.

Existen además, a través de disposiciones legales, determinadas restricciones con respecto a la disposición de un sensor de temperatura. Por ejemplo, éste debe encontrarse protegido de influencias mecánicas, lo cual implica que el sensor de temperatura no puede ser montado completamente de forma separada, por lo que siempre presenta un acoplamiento térmico considerable hacia otros componentes de la alarma indicadora, el cual no puede ser evitado.

Para mejorar la respuesta de una alarma indicadora térmica, es conocida además, la posibilidad de procesar la señal de temperatura primaria en vistas a un incremento rápido de la señal durante grandes variaciones de temperatura. Esto puede tener lugar, de manera conocida, mediante la ejecución de una lógica de evaluación sobre una alarma indicadora térmica. Una lógica de evaluación contiene frecuentemente para esto, un modelo térmico del sensor de temperatura y/o de la carcasa de la alarma. Mediante un procedimiento adecuado, el cual comprenda una inversa de este modelo térmico, puede mejorarse la evaluación de la señal, en vistas a una respuesta rápida. Para ello se calcula la denominada temperatura virtual, la cual entonces representa el criterio de alarma para la alarma indicadora térmica.

Una implementación rígida de la inversa de un modelo térmico para la evaluación de la señal, presenta, sin embargo, las siguientes desventajas:

1) Desde el principio se encuentra en cada modelación de la respuesta del sensor de temperatura y/o de la carcasa, un filtro de paso bajo. El modelo de inversa produce a consecuencia un filtro de paso alto desde su comportamiento. Esto significa, por ejemplo, que en el caso de frecuencias transitorias, el modelo de inversa tiende a sobreoscilaciones. Esto presenta un problema recurrente dentro de la ingeniería automática. Sin embargo, si una sobreoscilación es muy grande, puede activarse por equivocación una falsa alarma no deseada. Por esto, pueden no cumplirse, ante todo, la norma legal EN54-5, vigente en Europa y la norma GB4716, vigente en China, las cuales hacen referencia a alarmas indicadoras, puesto que, entre otros puntos, establecen que en el caso de una variación abrupta de temperatura de 5 grados Celsius a 50 grados Celsius no debe activarse ninguna alarma. Esto también se designa como la conocida Step Response Test (prueba de respuesta al escalón).
2) La norma legal norteamericana FM3210 para alarmas indicadoras térmicas adjudica a cada indicador un valor conocido como RTI (índice de tiempo de respuesta). Este valor se determina fundamentalmente mediante las pruebas denominadas "plunge tunnel test" -pruebas en túnel de inmersión o pruebas de inmersión-. De este modo, se mide cuán rápidamente una alarma indicadora puede emitir una señal de alarma cuando se inmersiona, de forma abrupta, dentro del dispositivo con un calefactor a 197º Celsius. Si, por ejemplo, debido a la anteriormente descrita limitación 1, se establece un retardo de la responsividad, por ejemplo, en forma de una limitación de su pendiente de respuesta ("slope limitation"), entonces la alarma indicadora se activará muy tarde y no se obtendrá ningún valor válido de RTI. Con ello no es posible, en los Estados Unidos, una comercialización legal de esa clase de alarmas indicadoras.

Mediante GB 2209086 se da a conocer un detector de incendios con un sensor de temperatura.

Es objeto de la presente invención el mejorar la evaluación de una señal de medición de temperatura mediante un modelo matemático en vistas a (a) una evitación o al menos una reducción de avisos de falsa alarma y (b) un período de retardo en el caso de avisos de alarma reales.

Este objeto se alcanzará mediante los objetos de las reivindicaciones independientes. En las reivindicaciones dependientes se describen formas de ejecución ventajosas de la presente invención.

Conforme al primer aspecto de la invención, se describe un dispositivo de medición de temperatura para la evaluación de señales de medición de un dispositivo de medición, este dispositivo es apropiado, en especial, para la evaluación de señales de medición de temperatura, variables en el tiempo, de un dispositivo de medición de temperatura de una alarma indicadora. El dispositivo descrito presenta una unidad de modelizado con (a) una primera entrada para la recepción de una señal de entrada, la cual funciona como un indicador de la señal de medición de temperatura, (b) una segunda entrada para la recepción de una señal de retroalimentación y (c) una salida para la emisión de una señal de salida. Conforme a la invención, la señal de salida es generada mediante un modelo matemático, el cual depende de la señal de entrada y de la señal de retroalimentación. La señal de retroalimentación, además, depende en forma directa o indirecta de la señal de salida.

El dispositivo de evaluación descrito se basa en el conocimiento de que, mediante una adaptación dinámica del modelo matemático durante la evaluación de un primer perfil de temperatura, detectado por el dispositivo de medición de temperatura, pueden evitarse artefactos no deseados durante la determinación de un perfil real de temperatura. Dichos artefactos pueden ser, por ejemplo, sobreoscilaciones no deseadas, las cuales pueden presentarse en una evaluación de temperatura, mediante un dispositivo tradicional sin la utilización de una señal de retroalimentación, en especial, en el caso de variaciones de temperatura relativamente abruptas.

La adaptación dinámica descrita del modelo matemático, permite un sólido seguimiento de la temperatura real espacial.

Durante la adaptación dinámica del modelo matemático, se modifican los ajustes del modelo matemático mediante las magnitudes de medición detectadas durante el tiempo de ejecución de la medición de temperatura, así como durante el tiempo de ejecución de...

 


Reivindicaciones:

1. Dispositivo para la evaluación de la señal de medición de temperatura (ntc_in) de un dispositivo de medición de temperatura (102), en especial para la evaluación de la señal de medición de temperatura (ntc_in) variable en el tiempo del dispositivo de medición de temperatura (102) de una alarma indicadora (100); el dispositivo (110) presenta una unidad de modelizado (120) con

• una primera entrada (121) para la recepción de una señal de entrada (ntc_in), la cual funciona como un indicador de la señal de medición de temperatura,
• una segunda entrada (122) para la recepción de una señal de retroalimentación (slope), y
• una salida (123) para la emisión de una señal de salida (iir_model, pre_temp, virtual_temp),
-vtcortaunacon lo cual, la señal de salida (iir_model,pre_temp, virtual_temp) se genera mediante un modelo matemático almacenado en la unidad de modelizado (120), el cual depende de la señal de entrada (ntc_in) y de la señal de retroalimentación (slope), y -vtcortaunacon lo cual, la señal de retroalimentación (slope) depende en forma directa o indirecta de la señal de salida (iir_model, pre_temp, virtual_temp), -vtcortaunacon lo cual, el modelo matemático presenta un modelo térmico del dispositivo de medición de temperatura (102).

2. Dispositivo conforme a la reivindicación 1, en el cual el modelo matemático presenta al menos un parámetro modelizado (T_model), cuyo valor se determina a través de la señal de retroalimentación (slope).

3. Dispositivo conforme a una de las reivindicaciones 1 a 2, en la cual el modelo matemático presenta La inversa del modelo térmico del dispositivo de medición de temperatura (102).

4. Dispositivo conforme a una de las reivindicaciones 1 a 3, el cual presenta, de forma adicional, una unidad de cálculo de gradiente (170) con

• al menos una entrada (171, 172) para la recepción directa o indirecta de la señal de salida (pre_temp, virtual_temp) del dispositivo de medición de temperatura (102) y
• una entrada para suministrar la señal de retroalimentación (slope), con lo cual, la unidad de cálculo de gradiente (170) se encuentra instalada de tal modo, que la señal de retroalimentación (slope) disponible funciona como un indicador de la variación temporal de la señal de salida (pre_temp, virtual_temp).

5. Dispositivo conforme a la reivindicación 4, el cual presenta, en forma adicional, una unidad de filtro de salida (160) con

• una entrada (161) para la recepción de la señal de salida (pre_temp, virtual_temp) de la unidad de modelizado (120), y
• una salida (162) para la emisión de una señal de evaluación (virtual_temp), con lo cual,
• la entrada (161) de la unidad de filtro de salida (160) se encuentra conectada a una primera entrada (171) de la unidad de cálculo de gradiente (170) y
• la salida (162) de la unidad de filtro de salida (160) se encuentra conectada a una segunda entrada (172) de la unidad de cálculo de gradiente (170).

6. Dispositivo conforme a la reivindicación 5, el cual presenta, en forma adicional, una unidad sumatoria (130), la cual se encuentra dispuesta entre la salida (123) de la unidad de modelizado (120) y la entrada (161) de la unidad de filtro de salida (160).

7. Dispositivo conforme a la reivindicación 6, el cual presenta, en forma adicional, una unidad sumatoria (150) y una unidad de multiplicación (140), la cual se encuentra dispuesta entre la salida (133) de la primera unidad sumatoria (130) y la entrada (161) de la unidad de filtro de salida (160).

8. Alarma indicadora para la emisión de un aviso de alarma dependiente de una temperatura detectada dentro de una zona vigilada; la alarma indicadora (100) presenta

• un dispositivo de medición de temperatura (102) para la detección de la temperatura dentro de la zona vigilada y
• un dispositivo (110) conforme a una de las reivindicaciones 1 a 7 para la evaluación de la señal de medición de temperatura (ntc_in) del dispositivo de medición de temperatura (102).

9. Método de evaluación de la señal de medición de temperatura (ntc_in) variable en el tiempo de un dispositivo de medición de temperatura (102), en especial para la evaluación de la señal de medición de temperatura (ntc_in) variable en el tiempo del dispositivo de medición de temperatura (102) de una alarma indicadora (100); el método presenta

• la recepción de una señal de entrada (ntc_in), la cual funciona como un indicador de la señal de medición de temperatura, de una primera entrada (121) de una unidad de modelizado (120), y
• la recepción de una señal de retroalimentación (slope) de una segunda entrada (122) de la unidad de modelizado (120), y
• la emisión de una señal de salida (iir_model, pre_temp, virtual_temp) en una salida (123) de la unidad de modelizado (120),
-vtcortaunacon lo cual, la señal de salida (iir_model, pre_temp, virtual_temp) es generada mediante un modelo matemático almacenado en la unidad de modelizado (120), el cual depende de la señal de entrada (ntc_in) y de la señal de retroalimentación (slope), -vtcortaunacon lo cual, la señal de retroacción (slope) depende en forma directa o indirecta de la señal de salida (iir_model, pre_temp, virtual_temp), -vtcortaunacon lo cual, el modelo matemático presenta un modelo térmico del dispositivo de medición de temperatura (102).

10. Medio de almacenamiento legible por ordenador, en el cual se almacena un programa para la evaluación de la señal de medición de temperatura (ntc_in) variable en el tiempo de un dispositivo de medición de temperatura (102), en especial para la evaluación de la señal de medición de temperatura (ntc_in) variable en el tiempo de un dispositivo de medición de temperatura (102) de una alarma indicadora (100); el cual es ejecutado por un procesador (110) para la aplicación del método conforme a la reivindicación 9.

11. Elemento del programa para la evaluación de la señal de medición de temperatura (ntc_in) variable en el tiempo de un dispositivo de medición de temperatura (102), en especial para la evaluación de la señal de medición de temperatura (ntc_in) variable en el tiempo de un dispositivo de medición de temperatura (102) de una alarma indicadora (100); el cual es ejecutado por un procesador (110) para la aplicación del método conforme a la reivindicación 9.


 

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