Adaptador electrónico (2) para controlar una válvula biestable (1) para medios líquidos o gaseosos,

teniendo laválvula (1) un primero y un segundo estados de conmutación estables, en donde, en el primer estado deconmutación, la aplicación de un voltaje de conmutación (USW1) con una primera polaridad durante al menos unperiodo de tiempo de conmutación (tCON, tDES) a unos terminales eléctricos (1.1, 1.2) de la válvula (1) hace que dichaválvula (1) cambie al segundo estado de conmutación y en donde, en el segundo estado de conmutación, laaplicación de un voltaje de conmutación (USW2) con una segunda polaridad opuesta durante al menos el periodo detiempo de conmutación (tCON, tDES) hace que la válvula (1) cambie del segundo estado de conmutación al primero, endonde el adaptador (2) tiene al menos una entrada (2.1, 2.2) conectable a una unidad de control (3) y una salida(2.3) conectable a los terminales (1.1, 1.2), en donde el adaptador (2) está concebido para dar salida al voltaje deconmutación (USW1) con la primera polaridad durante al menos el periodo de tiempo de conmutación (tCON, tDES) aldetectarse un primer evento de señal en la entrada (2.1, 2.2) y en donde el adaptador (2) está concebido para darsalida al voltaje de conmutación (USW2) con la segunda polaridad durante al menos el periodo de tiempo deconmutación (tCON, tDES) al detectarse un segundo evento de señal en la entrada (2.1, 2.2), caracterizado porqueestá previsto un almacén de energía (C3) para conmutar la válvula (1) a un estado definido en caso de un fallo depotencia.

Adaptador electrónico para controlar una válvula biestable.

Campo técnico

La invención se refiere a un adaptador electrónico y a un método para controlar una válvula biestable.

Antecedentes de la invención

1. Descripción de la técnica anterior

Se pueden aplicar válvulas en la tecnología médica, por ejemplo en máquinas de diálisis y analizadores, y en impresoras de chorro de tinta o en una pluralidad de campos en los que tienen que controlarse medios agresivos o delicados.

En la mayoría de las aplicaciones se prefieren las válvulas monoestables frente a las biestables. Las válvulas monoestables tienen solamente un estado de conmutación estable, es decir que pueden ser conmutadas a un estado inestable, por ejemplo aplicando un voltaje a un solenoide, y permanecer en el estado inestable en tanto se mantenga el voltaje. Tan pronto como el voltaje cae por debajo de un cierto nivel, la válvula vuelve a su estado estable. Esto permite ajustar la válvula a un estado definido en caso de un fallo de potencia. Sin embargo, la válvula monoestable requiere una cantidad considerable de energía cuando está siendo mantenida en su estado inestable. Además del consumo de energía, esto se traduce usualmente en un calentamiento de la válvula y de su entorno y, sobre todo, en un calentamiento del medio a controlar, lo cual puede ser particularmente indeseable en algunas aplicaciones. El solenoide tiene que dimensionarse para hacer frente a la alimentación de corriente permanente y al calentamiento resultante.

En contraste, las válvulas biestables tienen dos estados de conmutación estables. Necesitan solamente un breve impulso de corriente para pasar al otro estado de conmutación respectivo. Por tanto, no tienen un notable consumo de corriente ni calientan el medio a controlar. Sin embargo, no tienen un estado de conmutación por defecto en caso de una pérdida de potencia, lo que las impide ser aplicadas en entornos en lo que esto es crítico. Además, el control de la válvula bioestable es más complicado, ya que se tienen que generar impulsos y se tiene que cambiar la polaridad del voltaje de conmutación. El fallo de las señales de control, por ejemplo la alimentación de corriente permanente de la válvula bioestable, que está dimensionada solamente para funcionamiento por impulsos, puede traducirse en un sobrecalentamiento y destrucción de la válvula.

El documento US 2008/0179553 A1 revela una válvula operada por solenoide para controlar medios líquidos o gaseosos, comprendiendo la válvula al menos dos lumbreras para los medios abiertas y cerradas por una armadura y un solenoide con una culata y una bobina, en donde la armadura, que consiste en un material magnetizable, está dispuesta en forma móvil dentro de un alojamiento del cuerpo de la válvula que consiste en un material no magnético, en donde las lumbreras para los medios se vacían en el alojamiento del cuerpo de la válvula y en donde el alojamiento del cuerpo de la válvula está dispuesto entre la culata y un elemento adicional destinado a interactuar magnéticamente con la armadura.

El documento posteriormente publicado EP 2 110 820 A2 revela un sistema y un método para proporcionar un circuito intrínsecamente seguro para excitar una válvula de solenoide a una baja potencia. Una fuente de voltaje genera un primer voltaje y está conectada a un primer lado de la válvula de solenoide. Un inversor de voltaje está conectado a la fuente de voltaje y genera un segundo voltaje a partir del primer voltaje. El segundo voltaje es de magnitud opuesto a la del primer voltaje. Un controlador controla selectivamente el primer voltaje y el segundo voltaje a aplicar a la válvula de solenoide. Para accionar la válvula de solenoide se aplica el primer voltaje al primer lado de la válvula de solenoide y se aplica el segundo voltaje al segundo lado de la válvula de solenoide. Para mantener la válvula de solenoide en una posición de conexión, se mantiene el primer voltaje y ya no se aplica el segundo voltaje al segundo lado de la válvula de solenoide. Este circuito utiliza un voltaje reducido que permite el uso de una capacitancia suficientemente alta para excitar efectivamente una válvula de solenoide, al tiempo que se sigue cumpliendo con las normas IS debido a una magnitud común de voltaje más bajo. Asimismo, este circuito permite que los solenoides de potencia más alta cumplan las normas IS. Además, este circuito es certificable como IS sin complejos y costosos procedimientos de ensayo.

El documento GB 1 415 444 revela un método de accionar una válvula de solenoide que comprende aplicar un impulso a la bobina electromagnética de la válvula de solenoide de tal manera que la duración del impulso sea meramente lo suficientemente larga como para que la magnetización remanente mantenga la válvula en una posición después de la terminación del impulso, y enviar un impulso de polaridad invertida con una duración meramente suficiente para desmagnetizar el circuito cuando se ponga la válvula en otra posición. La temperatura del fluido es percibida por un sensor 1, siendo utilizada toda desviación respecto de una válvula de referencia como una

señal enviada a un generador 5 que convierte la señal de error en un impulso de corta duración con polaridad apropiada que se aplica después a una válvula de solenoide 11 de un compresor 12. El compresor es controlado en dependencia de la temperatura del fluido.

El documento US 5, 884, 896 revela un aparato de excitación de solenoide que incluye al menos dos solenoides cuyos periodos de excitación no se solapan, una unidad de excitación para excitar cada solenoide y una unidad de generación de señales para dar a la unidad de excitación una información de señal de control de cada solenoide. La unidad de excitación incluye secciones de circuito utilizadas conjuntamente con respecto a la excitación de cada solenoide y excita cada solenoide en base a la información de señal de control correspondiente a cada solenoide. La unidad de generación de señales genera la información de señal de control de cada solenoide que se entrega a la unidad de excitación en base a la señal de impulso de excitación correspondiente a cada solenoide. Asimismo, mientras se entrega una información de señal de control a la unidad de excitación en base a la señal de impulso de excitación correspondiente a un solenoide, la unidad de generación de señales no acepta la entrada de ninguna señal de impulso de excitación, aun cuando un impulso de excitación correspondiente al otro solenoide sea generado por un ruido. De este modo, se pueden impedir funcionamientos erróneos y efectos adversos sobre el aparato de excitación debido al uso simultáneo de secciones de circuito comunes de la unidad de excitación para excitar más de un solenoide.

Sumario de la invención

Un objeto de la presente invención consiste en proporcionar un medio para controlar una válvula bioestable de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1 en un entorno en el que se requiere un estado de conmutación por defecto, y un método para controlar una válvula biestable de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 9 en un entorno en el que se requiere un estado de conmutación por defecto.

El objeto se consigue con un adaptador electrónico de acuerdo con la reivindicación 1 y con un método de acuerdo con la reivindicación 9.

En las reivindicaciones subordinadas se indican realizaciones preferidas de la invención.

Según la invención, se proporciona un adaptador electrónico para controlar una válvula biestable para medios líquidos o gaseosos. La válvula biestable tiene un primero y un segundo estados de conmutación estables. Cuando la válvula biestable se encuentra en el primer estado de conmutación, la aplicación de un voltaje de conmutación con una primera polaridad durante al menos un periodo de tiempo de conmutación a unos terminales eléctricos de la válvula hace que la válvula cambie al segundo estado de conmutación. Cuando la válvula biestable se encuentra en el segundo estado de conmutación, la aplicación de un voltaje de conmutación con una segunda polaridad opuesta durante al menos el periodo de tiempo de conmutación hace que la válvula cambie del segundo estado de conmutación al primero. El adaptador tiene al menos una entrada conectable a una unidad de control y una salida conectable a los terminales eléctricos de la válvula biestable. El adaptador está concebido... [Seguir leyendo]

1. Adaptador electrónico (2) para controlar una válvula biestable (1) para medios líquidos o gaseosos, teniendo la válvula (1) un primero y un segundo estados de conmutación estables, en donde, en el primer estado de conmutación, la aplicación de un voltaje de conmutación (USW1) con una primera polaridad durante al menos un periodo de tiempo de conmutación (tCON, tDES) a unos terminales eléctricos (1.1, 1.2) de la válvula (1) hace que dicha válvula (1) cambie al segundo estado de conmutación y en donde, en el segundo estado de conmutación, la aplicación de un voltaje de conmutación (USW2) con una segunda polaridad opuesta durante al menos el periodo de tiempo de conmutación (tCON, tDES) hace que la válvula (1) cambie del segundo estado de conmutación al primero, en donde el adaptador (2) tiene al menos una entrada (2.1, 2.2) conectable a una unidad de control (3) y una salida

(2.3) conectable a los terminales (1.1, 1.2) , en donde el adaptador (2) está concebido para dar salida al voltaje de conmutación (USW1) con la primera polaridad durante al menos el periodo de tiempo de conmutación (tCON, tDES) al detectarse un primer evento de señal en la entrada (2.1, 2.2) y en donde el adaptador (2) está concebido para dar salida al voltaje de conmutación (USW2) con la segunda polaridad durante al menos el periodo de tiempo de conmutación (tCON, tDES) al detectarse un segundo evento de señal en la entrada (2.1, 2.2) , caracterizado porque está previsto un almacén de energía (C3) para conmutar la válvula (1) a un estado definido en caso de un fallo de potencia.

2. Adaptador electrónico (2) según la reivindicación 1, caracterizado porque el primer evento de señal es un impulso en una entrada (2.1, 2.2) y porque el segundo evento de señal es un impulso en otra entrada (2.2, 2.1) .

3. Adaptador electrónico (2) según la reivindicación 1, caracterizado porque el primer evento de señal es un flanco de señal con una primera pendiente y el segundo evento de señal es un flanco de señal con una segunda pendiente opuesta.

4. Adaptador electrónico (2) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el primer evento de señal es un voltaje de entrada (UENT) que excede de un primer umbral (UTH1) , porque el segundo evento de señal es un voltaje de entrada (UENT) que cae por debajo de un segundo umbral (UTH2) , porque el primer umbral (UTH1) es mayor que el segundo umbral (UTH2) y porque un convertidor amplificador está concebido para convertir voltajes de entrada (UENT) superiores al segundo umbral (UTH2) en un voltaje adecuado para cargar el almacén de energía (C3) a fin de conseguir y/o mantener un voltaje (UC3) del almacén de energía al menos tan alto como el voltaje de conmutación (USW1, USW2) .

5. Adaptador electrónico (2) según la reivindicación 4, caracterizado porque la válvula (1) comprende un solenoide con una culata y una bobina, porque la bobina está conectada a los terminales eléctricos (2.1, 2.2) , porque la bobina se utiliza como parte del convertidor amplificador para convertir el voltaje y porque el convertidor amplificador está concebido para aplicar un voltaje alterna a la bobina cuando el voltaje de entrada (UENT) es mayor que el segundo umbral (UTH2) y menor que el primer umbral (UTH1) .

6. Adaptador electrónico (2) según la reivindicación 5, caracterizado porque el voltaje alterno tiene un periodo de ciclo inferior a dos veces el periodo de tiempo de conmutación (tCON, tDES) .

7. Adaptador electrónico (2) según cualquiera de las reivindicaciones 5 ó 6, caracterizado porque el voltaje alterno tiene una amplitud más pequeña que la del voltaje de conmutación (USW1, USW2) .

8. Adaptador electrónico (2) según cualquiera de las reivindicaciones 5 a 7, caracterizado porque la válvula (1) comprende una armadura consistente en un material magnetizable, dispuesta en forma móvil dentro de un alojamiento del cuerpo de la válvula consistente en un material no magnético, porque una inductividad (L1) de la bobina es influenciada por una posición de la armadura, porque la armadura tiene dos posiciones estables correspondientes a los estados de conmutación y porque un devanado sensor está dispuesto en la culata para detectar el estado de conmutación a partir de un voltaje de sensor inducido en el devanado sensor por un flujo magnético del solenoide causado por el voltaje alterno.

9. Método de controlar una válvula biestable (1) para medios líquidos o gaseosos, teniendo la válvula (1) un primero y un segundo estados de conmutación estables, en el que, en el primer estado de conmutación, la aplicación de un voltaje de conmutación (USW1) con una primera polaridad durante al menos un periodo de tiempo de conmutación (tCON, tDES) a unos terminales eléctricos (1.1, 1.2) de la válvula (1) hace que dicha válvula (1) cambie al segundo estado de conmutación, y en el que, en el segundo estado de conmutación, la aplicación de un voltaje de conmutación (USW2) con una segunda polaridad opuesta durante al menos el periodo de tiempo de conmutación (tCON, tDES) hace que la válvula (1) cambie del segundo estado de conmutación al primero, en donde el método comprende:

aplicar la tensión de conmutación (USW1) con la primera polaridad durante al menos el periodo de tiempo de conmutación (tCON, tDES) al detectarse un primer evento de señal en una entrada (2.1, 2.2) de una disposición de adaptador (2) , y

aplicar el voltaje de conmutación (USW2) con la segunda polaridad durante al menos el periodo de tiempo de conmutación (tCON, tDES) al detectarse un segundo evento de señal en la entrada (2.1, 2.2) ,

caracterizado porque, en caso de un fallo de potencia, se conmuta la válvula (1) a un estado definido por medio de un almacén de energía (C3) .

10. Método según la reivindicación 9, caracterizado porque el primer evento de señal es un impulso en una entrada (2.1, 2.2) y porque el segundo evento de señal es un impulso en otra entrada (2.2, 2.1) .

11. Método según la reivindicación 9, caracterizado porque el primer evento de señal es un flanco de señal con una primera pendiente y porque el segundo evento de señal es un flanco de señal con una segunda pendiente opuesta.

12. Método según cualquiera de las reivindicaciones 9 a 11, caracterizado porque el primer evento de señal es un

voltaje de entrada (UENT) que excede de un primer umbral (UTH1) , porque el segundo evento de señal es un voltaje de entrada (UENT) que cae por debajo de un segundo umbral (UTH2) , porque el primer umbral (UTH1) es mayor que el segundo umbral (UTH2) y porque unos voltajes de entrada (UENT) superiores al segundo umbral (UTH2) son convertidos por un convertidor amplificador en un voltaje adecuado para cargar un almacén de energía (C3) a fin de conseguir y/o mantener un voltaje (UC3) del almacén de energía al menos tan alto como el voltaje de conmutación

15 (USW1, USW2) .

13. Método según la reivindicación 12, caracterizado porque se utiliza una bobina de un solenoide de la válvula biestable (1) como parte del convertidor amplificador para convertir el voltaje y porque se aplica un voltaje alterno a la bobina por el convertidor amplificador cuando el voltaje de entrada (UENT) es mayor que el segundo umbral (UTH2) y menor que el primer umbral (UTH1) .

14. Método según la reivindicación 13, caracterizado porque el voltaje alterno tiene un periodo de ciclo inferior a dos veces el periodo de tiempo de conmutación (tCON, tDES) y/o una amplitud más pequeña que la del voltaje de conmutación (USW1, USW2) .