DISPOSITIVO DE CONTROL DE CARGA CON UN CIRCUITO DE DETECCIÓN DE CORRIENTE DE COMPUERTA.

Dispositivo de control de carga con un circuito de detección de corriente de compuerta Antecedentes de la invención Campo de la invención La presente invención se refiere a circuitos de control de carga para controlar la cantidad de energía entregada a una carga eléctrica desde una fuente de alimentación de corriente alterna (AC). En particular, la presente invención se refiere a un circuito de detección de corriente de compuerta para determinar si un conmutador semiconductor bidireccional está conduciendo una corriente de carga a una carga eléctrica. Descripción de la técnica relacionada Un dispositivo convencional de control de carga montado sobre la pared está montado en una toma eléctrica estándar de pared, y está acoplada entre una fuente de alimentación de corriente alterna (AC) (habitualmente una carga principal de AC de voltaje de línea de 50 o 60 Hz) y una carga eléctrica. Los dispositivos estándar de control de carga, tales como los atenuadores y los controles de velocidad de motores, usan un conmutador semiconductor bidireccional, tal como un triac, o uno o más transistores de efecto de campo (FET), para controlar la corriente entregada a la carga y, por tanto, la intensidad de la carga de iluminación o la velocidad del motor. Los típicos dispositivos de control de carga tienen un terminal de línea (o terminal caliente) acoplado con la fuente de alimentación AC y un terminal de carga (p. ej., un terminal caliente atenuado o un terminal caliente conmutado) acoplado con la carga eléctrica, de modo tal que el conmutador semiconductor se acople en serie entre la fuente y la carga eléctrica. Usando una técnica de atenuación de control de fase, el atenuador deja al conmutador semiconductor conductivo durante una parte de cada semiciclo de línea, para proporcionar energía a la carga de iluminación, y deja el conmutador semiconductor no conductivo para la otra parte del semiciclo de línea, para desconectar la alimentación de la carga. Algunos dispositivos de control de carga, tales como los atenuadores inteligentes, incluyen un microprocesador u otro medio de procesamiento para proporcionar un conjunto avanzado de características de control y opciones de respuesta al usuario final. Las características avanzadas de un atenuador inteligente pueden incluir, por ejemplo, una iluminación prefijada protegida o bloqueada, el desvanecimiento y el doble suministro para la intensidad total. Para alimentar el microprocesador, los atenuadores inteligentes incluyen fuentes de alimentación, que extraen una pequeña cantidad de corriente a través de la carga de iluminación cada semiciclo, cuando el conmutador semiconductor es no conductivo. La fuente de alimentación usa habitualmente esta pequeña cantidad de corriente para cargar un condensador de almacenamiento y desarrollar un voltaje de corriente directa (DC) para alimentar el microprocesador. Un ejemplo de un atenuador inteligente se revela en la Patente Estadounidense adjudicada en común Nº 5.248.919, expedida el 28 de septiembre de 1993, titulada LIGHTING CONTROL DEVICE (DISPOSITIVO DE CONTROL DE ILUMINACIÓN). A menudo es deseable que el microprocesador del dispositivo de control de carga determine un estado de la carga eléctrica (p. ej., la carga está activada o desactivada). Los típicos dispositivos de control de carga de la técnica anterior han detectado una característica eléctrica (es decir, un voltaje) en el terminal de carga para determinar así el estado de la carga. Sin embargo, el voltaje desarrollado en el terminal de carga depende de las características de la carga eléctrica. Por lo tanto, el voltaje desarrollado en el terminal de carga puede ser distinto para distintos tipos de carga. Por ejemplo, las lámparas incandescentes con distintos valores de vatios también tienen impedancias distintas. Además, algunos tipos de carga de iluminación, tales como la iluminación electrónica de bajo voltaje (ELV) y los balastos electrónicos, se caracterizan por grandes capacitancias, que afectan el voltaje desarrollado en el terminal de carga del dispositivo de control de carga. El documento WO-A-2006/133168 revela un dispositivo de control de carga, esencialmente según el preámbulo de la reivindicación 1. Por tanto, exista la necesidad de un dispositivo de control de carga con un circuito de detección que sea operable para detectar una característica eléctrica en un terminal de carga, pero que sea menos dependiente del voltaje en el terminal de carga y del tipo de carga eléctrica que el dispositivo de control de carga está controlando. Resumen de la invención La invención se define en las reivindicaciones independientes. Algunas realizaciones se definen en las reivindicaciones dependientes. Otras características y ventajas de la presente invención devendrán evidentes a partir de la siguiente descripción de la invención, que se refiere a los dibujos adjuntos. Breve descripción de los dibujos La Fig. 1 es un diagrama en bloques simplificado de un sistema triple de control de iluminación que incluye un 2 E10153241 03-01-2012   atenuador triple inteligente, según una primera realización de la presente invención; la Fig. 2A es una vista en perspectiva de una interfaz de usuario del atenuador inteligente de la Fig. 1; la Fig. 2B muestra un diagrama de estados que resume el funcionamiento del sistema de control de iluminación de la Fig. 1; la Fig. 3 es un diagrama esquemático simplificado que muestra circuitos de detección de corriente del atenuador inteligente de la Fig. 1 en mayor detalle; las Figs. 4A y 4B son diagramas simplificados que muestran ondas del funcionamiento del atenuador inteligente de la Fig. 1; la Fig. 5 es un diagrama de flujo simplificado de un procedimiento de botón ejecutado por un controlador del atenuador inteligente de la Fig. 1; la Fig. 6 es un diagrama de flujo simplificado de un procedimiento de cruce por cero ejecutado por el controlador del atenuador inteligente de la Fig. 1; la Fig. 7A es un diagrama de flujo simplificado de una rutina de ACTIVACIÓN ejecutada por el controlador del atenuador inteligente de la Fig. 1; la Fig. 7B es un diagrama de flujo simplificado de una rutina de DESACTIVACIÓN ejecutada por el controlador del atenuador inteligente de la Fig. 1; la Fig. 8A es un diagrama en bloques simplificado de un sistema triple que incluye un conmutador inteligente, según una segunda realización de la presente invención, con el conmutador inteligente acoplado al sector de línea del sistema; la Fig. 8B es un diagrama en bloques simplificado del sistema triple de la Fig. 8A, con el conmutador inteligente acoplado al sector de carga del sistema; las Figs. 9A y 9B son diagramas simplificados que muestran ondas del funcionamiento del conmutador inteligente de la Fig. 8A; las Figs. 10A y 10B son diagramas de flujo simplificados de un procedimiento de cruce por cero ejecutado por un controlador del conmutador inteligente de la Fig. 8A; la Fig. 11 es un diagrama en bloques simplificado de un sistema de control de iluminación que incluye un atenuador inteligente, según una tercera realización de la presente invención; la Fig. 12 es un diagrama en bloques simplificado de un procedimiento de botón ejecutado por un controlador del atenuador inteligente de la Fig. 11; la Fig. 13 es un diagrama de flujo simplificado de un procedimiento de cruce por cero ejecutado por el controlador del atenuador inteligente de la Fig. 11; la Fig. 14 es un diagrama en bloques simplificado de un sistema de control de iluminación que incluye un dispositivo de control de carga múltiple, según una cuarta realización de la presente invención; y la Fig. 15 es un diagrama en bloques simplificado de un sistema de control de iluminación que incluye un dispositivo de control de carga dual, según una quinta realización de la presente invención. Descripción detallada de la invención El resumen precedente, así como la siguiente descripción detallada de las realizaciones preferidas, se comprende mejor cuando se lee conjuntamente con los dibujos adjuntos. Con fines de ilustrar la invención, se muestra en los dibujos una realización que es actualmente preferida, en la cual los números iguales representan partes similares en toda la extensión de las diversas vistas de los dibujos, entendiéndose, sin embargo, que la invención no se limita a los procedimientos e instrumentaciones específicos revelados. La Fig. 1 es un diagrama en bloques simplificado de un sistema 100 triple de control de iluminación que incluye un atenuador triple inteligente 102, según una primera realización de la presente invención. El atenuador 102 y un conmutador triple estándar 104 están conectados en serie entre una fuente 106 de alimentación AC y una carga 108 de iluminación. El conmutador triple 104 obtiene su nombre del hecho de que tiene tres terminales y es más comúnmente conocido como un conmutador... [Seguir leyendo]

1. Un dispositivo (102, 802) de control de carga adaptado para acoplarse a un circuito que incluye una fuente (106) de alimentación de AC, una carga (108) y un conmutador triple (104) de polo único y doble tiro, generando la fuente de alimentación de AC un voltaje de línea de AC para alimentar la carga, comprendiendo el dispositivo de control de carga: terminales de carga eléctrica primero, segundo y tercero (H, DH1, DH2); un primer dispositivo (110) controlablemente conductivo, con un estado conductivo y un estado no conductivo, el primer dispositivo controlablemente conductivo acoplado eléctricamente entre el primer terminal de carga y el segundo terminal de carga, de modo tal que cuando el primer dispositivo controlablemente conductivo está en el estado conductivo y el dispositivo de control de carga está acoplado al circuito, una corriente de carga es operable para que fluya entre el primer terminal de carga y el segundo terminal de carga, teniendo el primer dispositivo controlablemente conductivo una primera entrada de control, y operable para ingresar al estado conductivo en respuesta a una primera corriente de compuerta conducida a través de la primera entrada de control; un segundo dispositivo (114) controlablemente conductivo con un estado conductivo y un estado no conductivo, el segundo dispositivo controlablemente conductivo eléctricamente acoplado entre el primer terminal de carga y el tercer terminal de carga, de modo tal que, cuando el segundo dispositivo controlablemente conductivo está en el estado conductivo y el dispositivo de control de carga está acoplado al circuito, la corriente de carga es operable para fluir entre el primer terminal de carga y el tercer terminal de carga, teniendo el segundo dispositivo controlablemente conductivo una segunda entrada de control, y operable para ingresar al estado conductivo en respuesta a una segunda corriente de compuerta conducida a través de la segunda entrada de control; y un controlador (118) operable para controlar los dispositivos controlablemente conductivos primero y segundo, para controlar la carga entre un estado activado y un estado desactivado, siendo el controlador operable para controlar los dispositivos controlablemente conductivos primero y segundo, a fin de cambiar al menos uno de los dispositivos controlablemente conductivos desde el estado no conductivo al estado conductivo cada semiciclo del voltaje de línea de AC; caracterizado porque el dispositivo de control de carga comprende adicionalmente: un primer circuito (112) de detección con una entrada acoplada operativamente a la entrada de control del primer dispositivo controlablemente conductivo y una salida operativamente acoplada al controlador, siendo el primer circuito de detección operable para proporcionar una primera señal de control representativa de la magnitud de la primera corriente de compuerta al controlador; y un segundo circuito (116) de detección con una entrada operativamente acoplada con la entrada de control del segundo dispositivo controlablemente conductivo, y una salida operativamente acoplada con el controlador, siendo el segundo circuito de detección operable para proporcionar una segunda señal de control representativa de la magnitud de la segunda corriente de compuerta al controlador; en el que el controlador está operativamente acoplado con las salidas de los circuitos de detección primero y segundo, para recibir, respectivamente, las señales de control primera y segunda, siendo el controlador operable para determinar, en respuesta a la magnitud de la primera corriente de compuerta a través de la primera entrada de control del primer dispositivo controlablemente conductivo, si el primer dispositivo controlablemente conductivo está actualmente conduciendo corriente a la carga, y para determinar, en respuesta a la magnitud de la segunda corriente de compuerta a través de la segunda entrada de control del segundo dispositivo controlablemente conductivo, si el segundo dispositivo controlablemente conductivo está actualmente conduciendo corriente a la carga. 2. El dispositivo de control de carga de la reivindicación 1, en el cual el controlador (118) es operable para determinar si la carga está en el estado activado si una de las corrientes de compuerta primera y segunda tiene una magnitud de esencialmente cero amperios. 3. El dispositivo de control de carga de la reivindicación 2, en el cual el controlador (118) es operable para determinar si la carga está en el estado desactivado si una de las corrientes de compuerta primera y segunda tiene una magnitud mayor que esencialmente cero amperios. 4. El dispositivo de control de carga de la reivindicación 3, en el cual el controlador (118) es operable para determinar si la carga está en el estado desactivado si la primera corriente de compuerta tiene una magnitud mayor que esencialmente cero amperios, cuando el controlador (118) está controlando el primer dispositivo (110) controlablemente conductivo, y para determinar que la carga está en el estado desactivado si la segunda corriente de compuerta tiene una magnitud mayor que esencialmente cero amperios cuando el controlador (118) está controlando el segundo dispositivo (114) controlablemente conductivo; y 14 E10153241 03-01-2012   en el cual el controlador (118) es operable para determinar que la carga está en el estado desactivado si la primera corriente de compuerta tiene una magnitud mayor que aproximadamente un miliamperio cuando el controlador (118) está controlando el primer dispositivo (110) controlablemente conductivo, y para determinar que la carga está en el estado desactivado si la segunda corriente de compuerta tiene una magnitud mayor que aproximadamente un miliamperio, cuando el controlador (118) está controlando el segundo dispositivo (114) controlablemente conductivo. 5. El dispositivo de control de carga de la reivindicación 2, en el cual el controlador (118) es operable para determinar si la carga está en el estado activado si la primera corriente de compuerta tiene una magnitud de esencialmente cero amperios cuando el controlador (118) está controlando el primer dispositivo (110) controlablemente conductivo, y para determinar que la carga está en el estado activado si la segunda corriente de compuerta tiene una magnitud de esencialmente cero amperios cuando el controlador (118) está controlando el segundo dispositivo (114) controlablemente conductivo. 6. El dispositivo de control de carga de la reivindicación 1, que comprende adicionalmente: un circuito (860) de detección de voltaje operativamente acoplado con el primer terminal, para detectar la presencia del voltaje de línea de AC en el primer terminal; en el cual el controlador (118) es operable para determinar que la carga está en el estado desactivado si el voltaje de línea de AC no está presente en el primer terminal, y para determinar que la carga está en el estado activado si una de las corrientes de compuerta primera y segunda tiene una magnitud de esencialmente cero amperios. 7. El dispositivo de control de carga de la reivindicación 1, que comprende adicionalmente: un terminal neutral (N); y un circuito (860) de detección de voltaje de línea, operativamente acoplado entre el primer terminal y el terminal neutral para detectar la presencia del voltaje de línea de AC en el primer terminal. 8. El dispositivo de control de carga de la reivindicación 1, en el cual los circuitos de detección primero (112) y segundo (116) comprenden circuitos de detección de corriente primero (142) y segundo (152), comprendiendo adicionalmente el dispositivo de control de carga: un primer circuito disparador (140) acoplado en conexión eléctrica en serie con la primera entrada de control del primer dispositivo (110) controlablemente conductivo y la entrada del primer circuito (112) de detección; y un segundo circuito disparador (150) acoplado en conexión eléctrica en serie con la segunda entrada de control del segundo dispositivo (114) controlablemente conductivo y la entrada del segundo circuito (116) de detección; en el que los circuitos disparadores primero y segundo son sensibles al controlador. 9. El dispositivo de control de carga de la reivindicación 8, en el cual los circuitos disparadores primero (140) y segundo (150) comprenden opto-triacs. 10. El dispositivo de control de carga de la reivindicación 1, en el cual los circuitos de detección primero (112) y segundo (116) comprenden opto-acopladores. 11. El dispositivo de control de carga de la reivindicación 1, en el cual el controlador (118) es operable para determinar que la carga está en el estado activado si la primera corriente de compuerta no está fluyendo cerca del pico del voltaje de línea de AC cuando el controlador está controlando el primer dispositivo (110) controlablemente conductivo, y para determinar que la carga está en el estado activado si la segunda corriente de compuerta no está fluyendo cerca del pico del voltaje de línea de AC cuando el controlador está controlando el primer dispositivo (110) controlablemente conductivo; y en el cual el controlador es operable para determinar que la carga está en el estado desactivado si la primera corriente de compuerta está fluyendo cerca del pico del voltaje de línea de AC cuando el controlador está controlando el primer dispositivo (110) controlablemente conductivo, y para determinar que la carga está en el estado desactivado si la segunda corriente de compuerta está fluyendo cerca del pico del voltaje de línea de AC cuando el controlador está controlando el segundo dispositivo (114) controlablemente conductivo. 12. El dispositivo de control de carga de la reivindicación 1, en el cual el controlador (118) es operable para controlar el primer dispositivo (110) controlablemente conductivo en un momento predeterminado cada semiciclo, y para monitorizar la primera señal de control del primer circuito (112) de detección después de que una cantidad predeterminada de tiempo se ha agotado desde que el primer dispositivo (110) controlablemente conductivo fuera controlado por el controlador. 13. El dispositivo de control de carga de la reivindicación 1, en el cual el controlador (118) es operable para controlar el E10153241 03-01-2012   primer dispositivo (110) controlablemente conductivo esencialmente al principio de un semiciclo, y para monitorizar la primera señal de control del primer circuito (112) de detección durante el semiciclo cerca de un momento correspondiente a un voltaje pico del voltaje de línea de AC. 14. El dispositivo de control de carga de la reivindicación 1, en el cual el controlador (118) es operable para controlar los dispositivos controlablemente conductivos primero (110) y segundo (114) de manera complementaria, de modo tal que, cuando el primer dispositivo controlablemente conductivo es conductivo, el segundo dispositivo controlablemente conductivo sea no conductivo y, cuando el segundo dispositivo controlablemente conductivo es conductivo, el primer dispositivo controlablemente conductivo sea no conductivo. 15. Un procedimiento para controlar una carga en un circuito que comprende una fuente (106) de alimentación, la carga (108), un dispositivo (102, 802) de control de carga y un conmutador triple (104) de polo único y doble tiro, comprendiendo el procedimiento las etapas de: proporcionar terminales (H, DH1, DH2) de carga eléctrica primero, segundo y tercero en el conmutador atenuador; acoplar eléctricamente un primer dispositivo (110) controlablemente conductivo entre el primer terminal de carga y el segundo terminal de carga, teniendo el primer dispositivo controlablemente conductivo un estado conductivo y uno no conductivo, estando el primer dispositivo controlablemente conductivo dispuesto de modo tal que, cuando el primer dispositivo controlablemente conductivo está en el estado conductivo, una corriente de carga es operable para fluir entre el primer terminal de carga y el segundo terminal de carga, teniendo el primer dispositivo controlablemente conductivo una primera entrada de control; conducir una primera corriente de compuerta a través de la primera entrada de control, para causar que el primer dispositivo (110) controlablemente conductivo ingrese al estado conductivo; acoplar eléctricamente un segundo dispositivo (114) controlablemente conductivo entre el primer terminal de carga y el tercer terminal de carga, teniendo el segundo dispositivo controlablemente conductivo un estado conductivo y un estado no conductivo, estando el segundo dispositivo controlablemente conductivo dispuesto de modo tal que, cuando el segundo dispositivo controlablemente conductivo está en el estado conductivo, la corriente de carga es operable para fluir entre el primer terminal de carga y el tercer terminal de carga, teniendo el segundo dispositivo controlablemente conductivo una segunda entrada de control; conducir una segunda corriente de compuerta a través de la segunda entrada de control, para causar que el segundo dispositivo (114) controlablemente conductivo ingrese al estado conductivo; monitorizar las corrientes de compuerta primera y segunda; y determinar, en respuesta a la etapa de monitorización de las corrientes de compuerta primera y segunda, si el respectivo dispositivo (110, 114) controlablemente conductivo está actualmente conduciendo la corriente a la carga. 16. El procedimiento de la reivindicación 15, en el cual la etapa de monitorización comprende adicionalmente monitorizar las magnitudes de las corrientes de compuerta primera y segunda. 17. El procedimiento de la reivindicación 16, que comprende adicionalmente las etapas de: determinar si la carga (108) está en el estado activado si la corriente de compuerta tiene actualmente una magnitud de esencialmente cero amperios; y determinar si la carga (108) está en el estado desactivado si la corriente de compuerta tiene actualmente una magnitud mayor que esencialmente cero amperios. 18. El procedimiento de la reivindicación 15, que comprende adicionalmente las etapas de: detectar la presencia de un voltaje de línea en el primer terminal; y determinar si la carga (108) está en el estado desactivado en respuesta a la etapa de detectar la presencia del voltaje de línea; y determinar si la carga (108) está en el estado activado si la corriente de compuerta tiene actualmente una magnitud de esencialmente cero amperios. 19. El procedimiento de la reivindicación 15, en el cual la etapa de conducir una primera corriente de compuerta comprende controlar el primer dispositivo (110) controlablemente conductivo en un momento predeterminado durante un semiciclo, y la etapa de monitorización comprende monitorizar la primera señal de control del primer circuito de detección después de que se ha agotado una cantidad predeterminada de tiempo desde la etapa de controlar el primer 16 E10153241 03-01-2012   dispositivo (110) controlablemente conductivo. 20. El procedimiento de la reivindicación 15, en el cual la etapa de conducir una primera corriente de compuerta comprende controlar el primer dispositivo (110) controlablemente conductivo, esencialmente al comienzo de un semiciclo, y la etapa de monitorización comprende monitorizar la primera señal de control del primer circuito de detección durante el semiciclo cerca de un momento correspondiente a un voltaje pico del voltaje de línea de AC. 21. El procedimiento de la reivindicación 15, que comprende adicionalmente la etapa de: transmitir un mensaje que incluya información de retroalimentación representativa de los estados de los dispositivos controlablemente conductivos primero (110) y segundo (114), la primera característica eléctrica detectada y la segunda característica eléctrica detectada. 22. El procedimiento de la reivindicación 15, que comprende adicionalmente la etapa de: proporcionar retroalimentación a un usuario del conmutador atenuador mediante un visor. 17 E10153241 03-01-2012   18 E10153241 03-01-2012   19 E10153241 03-01-2012   E10153241 03-01-2012   21 E10153241 03-01-2012   22 E10153241 03-01-2012   23 E10153241 03-01-2012   24 E10153241 03-01-2012   E10153241 03-01-2012   26 E10153241 03-01-2012   27 E10153241 03-01-2012   28 E10153241 03-01-2012   29 E10153241 03-01-2012   E10153241 03-01-2012   31 E10153241 03-01-2012   32 E10153241 03-01-2012   33 E10153241 03-01-2012   34 E10153241 03-01-2012   E10153241 03-01-2012   36 E10153241 03-01-2012   37 E10153241 03-01-2012