MÉTODO DE CONTROL DE UN MOTOR ELÉCTRICO DE CONMUTACIÓN MECÁNICA.

Método para controlar un motor eléctrico de conmutación mecánica (22,

24), en donde el ángulo rotativo de la salida de dicho motor (22, 24) se determina utilizando medios de detección del cambio en la fuerza contraelectromotriz, cuando conmuta el motor eléctrico (22, 24), y en donde la fuente de alimentación a dicho motor se detiene después de un número predeterminado de conmutaciones detectadas

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La presente invención hace referencia a un método para controlar un motor eléctrico mediante un microprocesador que controla la fuente de alimentación a dicho motor. Más específicamente, la presente invención hace referencia a un método para controlar un motor eléctrico de conmutación mecánica tal como un motor de corriente continua o un motor universal, y también a una fuente de alimentación de CC controlada por un microprocesador.

Los motores eléctricos de conmutación mecánica, es decir, los motores donde un sistema de escobilla y conmutador cambia la polaridad de la corriente en los bobinados de la armadura, mientras la armadura rota; dentro de campos magnéticos producidos por el estator, se conocen en el arte. Los campos magnéticos en tales motores pueden producirse mediante imanes permanentes o electroimanes. Si el campo magnético es provisto por electroimanes, la corriente en los bobinados, que produce el campo magnético del estator, puede proporcionarse mediante una corriente de magnetización separada, o puede proporcionarse por la misma corriente que pasa a través de los bobinados de armadura. Lo último comúnmente se conoce como un motor universal, ya que también es bastante apropiado para CA, siempre y cuando la frecuencia de CA no sea demasiado alta. Tal motor universal funciona muy bien en las frecuencias AC más comúnmente utilizadas tales como 16 2/3Hz, 50Hz o 60Hz.

El motor de CC permanente de conmutación mecánica es el motor más comúnmente utilizado para dispositivos eléctricos y electrónicos pequeños y medianos. Por lo tanto, tales motores se producen en grandes cantidades, lo cual los vuelve muy económicos.

Los motores eléctricos controlados por conmutación o modulación por ancho de pulsos (PWM, por sus siglas en inglés) son conocidos en el arte y se emplean en una variedad de aplicaciones de accionamiento eléctrico incluyendo uno o más motores eléctricos de CC de conmutación mecánica. Las aplicaciones típicas, dentro de las que se engloba la presente invención, incluyen sistemas de accionamiento para regular la altura ajustable de componentes mobiliarios tales como partes superiores de mesas, sillas y otros muebles de apoyo para utilización en hogares, oficinas y establecimientos médicos, control de movimiento de dispositivos robóticos, etc.

En tales aplicaciones es deseable utilizar varios motores, por ejemplo, dos, uno para cada extremo de la parte superior de la mesa. Si se utilizan dos motores, a menudo soportarán diferentes cargas, y por lo tanto pueden estar sincronizados en su operación para poder mantener el nivel de la parte superior de la mesa. En DE-A-3744188 se sugiere controlar un motor eléctrico en base a un contador, es decir, la detección de pulsaciones de la tensión de alimentación provocada por la resistencia magnética variable, que, a su vez, es provocada por el cambio de tamaño de los entrehierros entre el estator y el rotor al moverse uno con respecto al otro. Con este panorama la invención tiene como objeto proporcionar un método para controlar un motor eléctrico de conmutación mecánica, en particular para permitir que un primer y un segundo motor eléctrico operen de manera sincrónica.

De acuerdo con un primer aspecto de la invención esto se logra mediante un método para controlar un motor eléctrico de conmutación mecánica, en donde el ángulo rotativo de la salida de dicho motor se determina mediante la detección del cambio en la fuerza contraelectromotriz, cuando el motor eléctrico conmuta, y en donde la fuente de alimentación al motor eléctrico se detiene después de una cantidad predeterminada de conmutaciones detectadas.

Los inventores notaron que realizando esta detección y deteniendo cada vez que sea necesario la fuente de corriente general al motor, es posible operar un motor eléctrico de conmutación mecánica común como un motor paso a paso. Esta es una ventaja importante, ya que tales motores eléctricos de conmutación mecánica comunes cuestan mucho menos que un motor paso a paso.

De acuerdo con una realización preferente de la invención, dicha cantidad de conmutaciones detectadas es una. Esto permite al motor eléctrico operar en pasos separados un motor paso a paso con una cantidad de pasos correspondiente a la cantidad de conmutaciones por revolución.

De acuerdo con otra realización preferente dicho cambio en la fuerza contraelectromotriz se detecta mediante la medición de la tensión sobre un inductor y/o resistencia conectado en serie con dicho motor en una línea de alimentación a éste. Esto permite que la detección se produzca directamente en una de las líneas de alimentación a éste, que una vez más permite la detección del ángulo rotativo mediante mediciones realizadas directamente en la fuente de alimentación para los motores. De esta manera se anula toda necesidad de tacómetros y codificadores adicionales, y también de líneas separadas a éstos.

De acuerdo con otra realización de la invención el motor eléctrico de conmutación mecánica es un motor universal o serie que comprende al menos una bobina de campo, y en donde dicha al menos una bobina de campo comprende el inductor sobre el cual se mide dicha tensión. La utilización de la bobina de campo evita la utilización de inductores adicionales en el circuito de alimentación, lo cual reduce los circuitos necesarios.

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De acuerdo con una realización específicamente preferente el motor eléctrico de conmutación mecánica es controlado mediante modulación por ancho de pulsos por un microprocesador. Esto permite un buen control de la corriente de alimentación al motor eléctrico lo cual permite detener el motor, cada vez que se haya detectado una cantidad de conmutaciones deseada.

De acuerdo con otra realización preferente, si se detecta una conmutación, pero no se ha alcanzado dicho número predeterminado de conmutaciones, la corriente de alimentación se reduce durante la conmutación. Esto reduce el arco, que ocurre durante la conmutación, lo cual lleva a menos desgaste del motor eléctrico, y a una menor producción de gases corrosivos.

De acuerdo con otra realización específicamente preferente el método se adapta para controlar al menos otro motor eléctrico de conmutación mecánica mediante un microprocesador que controla la fuente de alimentación a dicho primer motor y dicho otro motor, dicho método comprende los pasos de determinar los ángulos rotativos de las salidas de dicho primer motor y dicho otro motor mediante la detección de los cambios en las fuerzas contraelectromotrices, cuando dicho primer y dicho otro motor eléctrico de conmutación mecánica conmuta; cuando uno de dicho primer y dicho otro motor alcanza dicho ángulo predeterminado, desactivar la fuente de corriente a dicho motor; y activar nuevamente la fuente de corriente a dicho uno de dicho primer o dicho otro motor cuando el otro de dicho primer y dicho otro motor alcanza dicho ángulo predeterminado.

Con este método es posible operar los motores eléctricos de conmutación mecánica comunes en pasos separados de operación, donde el primer motor que alcanza un ángulo de rotación dado se detiene y espera al otro motor. Por lo tanto, con pasos apropiadamente elegidos, la operación global de los motores es sincronizada.

De acuerdo con un segundo aspecto de la invención, el método se utiliza para el control de motores en muebles.

La invención se describirá ahora en más detalle en base a realizaciones a modo de ejemplo no limitativas y con referencia a los dibujos, en los cuales

la figura 1 muestra un diagrama de flujo de una realización preferente del método conforme a la invención, y

la figura 2 muestra un diagrama de una fuente de alimentación adaptada para ejecutar el método según la invención.

La idea básica detrás de la presente invención yace en el hecho de que los inventores notaron que las conmutaciones de un motor eléctrico de conmutación mecánica convencional pueden detectarse mediante la medición del cambio en la fuerza contraelectromotriz. Este es el caso específicamente cuando se utiliza una fuente de corriente para el motor eléctrico de conmutación mecánica modulada por ancho de pulsos, donde los inventores notaron que la tensión generada por la fuerza contraelectromotriz puede detectarse fácilmente entre los pulsos modulados por ancho de pulsos.

La detección de conmutaciones mediante la fuerza contraelectromotriz en combinación con una modulación por ancho... [Seguir leyendo]

1. Método para controlar un motor eléctrico de conmutación mecánica (22, 24), en donde el ángulo rotativo de la salida de dicho motor (22, 24) se determina utilizando medios de detección del cambio en la fuerza contraelectromotriz, cuando conmuta el motor eléctrico (22, 24), y en donde la fuente de alimentación a dicho motor se detiene después de un número predeterminado de conmutaciones detectadas.

2. Método conforme a la reivindicación 1, en donde dicho número predeterminado de conmutaciones detectadas es uno.

3. Método conforme a la reivindicación 2, en donde dicho cambio en la fuerza contraelectromotriz es detectado mediante la medición de la tensión sobre un inductor y/o resistencia (27, 28) conectados en serie con dicho motor (22, 24) en una línea de alimentación a éste.

4. Método conforme a la reivindicación 3, en donde el motor eléctrico de conmutación mecánica (22, 24) es un motor universal o motor serie que comprende al menos una bobina de campo, y en donde dicha al menos una bobina de campo comprende el inductor sobre el cual se mide dicha tensión.

5. Método conforme a cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el motor eléctrico de conmutación mecánica (22, 24) es controlado utilizando medios de modulación por ancho de pulsos mediante un microprocesador (20).

6. Método conforme a cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde, si se detecta una conmutación, pero dicho número predeterminado de conmutaciones no se ha alcanzado, la corriente de alimentación se reduce durante la conmutación.

7. Método conforme a cualquiera de las reivindicaciones precedentes, adaptado para controlar al menos otro motor eléctrico de conmutación mecánica (22, 24) mediante un microprocesador (20) controlando la fuente de alimentación a dicho motor (22, 24) y dicho otro motor (22, 24), dicho método comprende los pasos de:

a) determinar los ángulos rotativos de las salidas de dicho primer motor (22, 24) y dicho otro motor (22, 24) mediante la detección de los cambios en las fuerzas contraelectromotrices, cuando dicho primer y dicho otro motor eléctrico de conmutación mecánica (22, 24) conmuta,

b) cuando uno de dicho primer y dicho otro motor (22, 24) alcanza dicho ángulo predeterminado, desactivar la fuente de corriente a dicho motor (22, 24),

c) activar nuevamente la fuente de corriente a dicho uno de dicho primer (22, 24) o dicho otro motor (22, 24) cuando el otro de dicho primer (22, 24) y dicho otro motor (22, 24) alcanza dicho ángulo predeterminado.

8. Método conforme a la reivindicación 7, en donde dicho primer motor (22, 24) y dicho otro motor (22, 24) están controlados por un solo procesador (20).

9. Utilización del método según cualquier de las reivindicaciones 1 a 8 en muebles.