PROCEDIMIENTO Y DISPOSITIVO PARA LA ACTIVACIÓN DE UN SERVO ELEMENTO.

Procedimiento para la activación de un servo elemento (30) dispuesto en un servo elemento (5),

cuya posición se puede mover desde un motor eléctrico (1) a través de una instalación de caja de cambios mecánica (2, 3, 4) con una fuerza reguladora (F), que actúa sobre el servo elemento (30), en contra de un tope mecánico, en el que el motor eléctrico (1) se puede alimentar a través de un módulo de excitación del motor (7), caracterizado por las siguientes etapas del procedimiento: - regulación de la frecuencia de rotación del motor eléctrico (1) a un valor constante, - cálculo de un valor de estimación (FE) para la fuerza reguladora (F), - comparación del valor de estimación (FE) con un valor límite predeterminado, - detección de una posición actual (p) del servo elemento (30) con el valor límite predeterminado y asociación de la posición detectada a una posición final memorizada en un modelo de carrera

Procedimiento y dispositivo para la activación de un servo elemento La invención se refiere a un procedimiento para la activación de un servo elemento así como a un servo accionamiento para la realización del procedimiento de acuerdo con los preámbulos de las reivindicaciones 1 y 8.

El procedimiento de acuerdo con la invención es silencioso y eficiente en cuanto a la energía y se emplea con ventaja en accionamientos de válvula para la determinación del punto de cierre de una válvula. No obstante, tales procedimientos se pueden emplear, en general, en servo accionamientos para la determinación de un tope mecánico de un servo elemento o para la detección de bloqueos de servo elementos. Un procedimiento de acuerdo con la invención se puede emplear en un servo accionamiento especialmente cuando hay que activar un servo elemento controlado por fuerza, silencioso y eficiente de energía; por lo tanto, la invención se puede emplear de manera ventajosa en la técnica de calefacción, de refrigeración, de frío y de climatización, por ejemplo en una válvula de radiador controlada con mando a distancia sin hilos.

Se conoce a partir del documento DE 41 07 860 A1 un procedimiento para la detección de la posición cerrada de una válvula, en el que se detecta una sumida de la corriente de un motor de accionamiento eléctrico. Además, se conoce, por ejemplo, a partir del documento EP 0 050 960 A o a partir del documento EP 1 015 800 A evaluar una caída del número de revoluciones de un motor de accionamiento eléctrico para la detección de la posición cerrada de una válvula.

En el documento EP 1 015 800 A se propone mover una válvula en dirección cerrada con tensión constante del motor y detener el motor cuando existe una cierta caída del número de revoluciones y calcular el punto de cierre. La regulación necesaria para ello de la tensión de alimentación para el motor puede conducir, en el caso de alimentación con batería, a una reducción esencial de la duración de la vida útil de la batería.

Para el ahorro de sensores y para la optimización de la dinámica de regulación en accionamientos de avance electro hidráulicos, el documento US 5 829 335 propone la evaluación en-línea del modelo de sistema y el cálculo de las variables de estado necesarias.

La invención tiene el cometido de indicar un procedimiento alternativo para la activación de un servo elemento, con el que se puede detectar una posición final del servo elemento o un bloqueo del servo accionamiento, y cuya realización necesita poca energía y, por lo tanto, se puede emplear bien especialmente también en servo accionamientos accionados con batería. Además, e crea un servo accionamiento para la activación de un servo elemento, con el que se puede realizar el procedimiento.

El cometido mencionado se soluciona de acuerdo con la invención por medio de las características de las reivindicaciones 1 a 8.

Las configuraciones ventajosas se deducen a partir de las reivindicaciones dependientes.

A continuación se explican en detalle ejemplos de realización de la invención con la ayuda del dibujo. En este caso:

La figura 1 muestra un diagrama de bloques de una instalación de regulación y de control de un servo 35 accionamiento.

La figura 2 muestra un diagrama de bloques sobre el modo de funcionamiento de un módulo de excitación de motor.

La figura 3 muestra estados de un elemento regulador.

La figura 4 muestra un diagrama sobre el desarrollo de una fuerza reguladora.

La figura 5 muestra un módulo de cálculo para el cálculo de la fuerza reguladora, y En la figura 1, se designa con 1 un motor eléctrico que está acoplado a través de un engranaje 2 con un elemento de transformación 3. Un par motor MM generado por el motor eléctrico 1 es convertido a través de la caja de cambios 2 en un par de accionamiento MA transmitido al elemento de transformación 3. El elemento de transformación 3 convierte un movimiento giratorio generado por el motor eléctrico 1 en un movimiento longitudinal con una carrera H. A través del movimiento longitudinal, un empujador 4 actúa con una fuerza reguladora F sobre el elemento regulador 45 5. El elemento regulador 5 es aquí una válvula con un cuerpo de cierre, sobre el que actúa el empujador 4. La válvula es típicamente una válvula regulable sin escalonamiento en un circuito de agua de calefacción o de agua de refrigeración, por ejemplo una válvula de radiador.

El motor eléctrico 1 es alimentado a través de un módulo de excitación del motor 7 conectado con una fuente de tensión 6.

En la caja de cambios 2 está dispuesta una instalación de sensor 8 para la detección de un movimiento giratorio. Una señal s, generada por la instalación de sensor 8, es conducida, por ejemplo, sobre un módulo de cálculo 9. Con ventaja, en el módulo de cálculo 9 se generan con la ayuda de la señal s una señal de la velocidad 0 y una señal de posición p.

Una instalación de regulación de un servo accionamiento para el elemento regulador 5 presenta un bucle de regulación cerrado interior y con ventaja también un bucle de regulación cerrado exterior. El bucle de regulación interior conduce desde la instalación de sensor 8 a través de la señal de velocidad 0 convertida por el módulo de cálculo 9 y a través de una primera instalación de comparación 19 sobre un primer módulo de regulación 11 sobre módulo de excitación del motor 7. El bucle de regulación exterior conduce desde la instalación de sensor 8 a través de la señal de posición p convertida por el módulo de cálculo 9 y a través de una segunda instalación de comparación 12 por medio de un segundo módulo de regulación 13 sobre la primera instalación de comparación 10, y desde allí a través del primer módulo de regulación 11 sobre el módulo de excitación del motor 7. En la segunda instalación de comparación 12 se alimenta como variable de guía con ventaja una señal de la posición teórica ps del elemento regulador.

En un ejemplo de realización ventajoso del servo accionamiento, el motor eléctrico 1 es un motor de corriente continua y el módulo de excitación del motor 7 presenta una unidad de excitación 20 (figura 2) y un circuito de puente 21, que se encuentra en la alimentación de la batería UB para la activación del motor eléctrico 1. Cuatro conmutadores electrónicos 22, 23, 24 y 25 del circuito puente 21 se pueden activar desde la unidad de excitación 20. A través de estados correspondientes de los cuatro conmutadores 22, 23, 24 y 25, se pueden controlar la duración y la polaridad de una corriente IM a través del motor eléctrico 1 desde la unidad de excitación 20. La unidad de excitación 20 es controlable con ventaja a través de una señal de control.

La señal de control m es a modo de ejemplo una señal, cuya anchura del impulso es modulada a través del primer módulo de regulación 11.

La unidad de excitación 20 es a modo de ejemplo un módulo integrado, mientras que los conmutadores electrónicos 22, 23, 24 y 25 se realizan, por ejemplo, a través de transistores de efecto de campo MOS.

En principio, el módulo de excitación del motor 7 se puede adaptar en su estructura a un tipo de motor seleccionado, en el que de acuerdo con el requerimiento planeado al servo accionamiento se selecciona un tipo de motor adecuado y se emplea, por ejemplo, en lugar del circuito puente 21, un circuito de conmutación electrónico adaptado al tipo de motor.

El elemento regulador 5, representado de forma simplificada en las figuras 3a, 3b y 3c es, por ejemplo, una válvula con un cuerpo de cierre 30 utilizable como servo elemento, que es móvil a través del empujador 4 en contra de la fuerza de un muelle 31 hacia un asiento de válvula 32. El empujador 4 es móvil, de acuerdo con el sentido de giro del husillo de accionamiento 33 del motor eléctrico 1, en vaivén sobre un eje longitudinal 34 del cuerpo de cierre 30. El elemento de transformación 33 del motor eléctrico 1, es móvil en vaivén sobre un eje longitudinal 34 del cuerpo de cierre 30. El elemento de transformación 3 es aquí un a rosca exterior 35 configurada en el empujador 4 en conexión con una rosca interior configurada en una rueda de engranaje 36.

En la figura 3a, la válvula se representa en el estado abierto, el cuerpo de cierre 30 está, por lo tanto, en una primera posición final, un caudal de flujo posible q para un fluido es 100 %. También el empujador 4 está en una posición... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para la activación de un servo elemento (30) dispuesto en un servo elemento (5) , cuya posición se puede mover desde un motor eléctrico (1) a través de una instalación de caja de cambios mecánica (2, 3, 4) con una fuerza reguladora (F) , que actúa sobre el servo elemento (30) , en contra de un tope mecánico, en el que el motor eléctrico (1) se puede alimentar a través de un módulo de excitación del motor (7) , caracterizado por las siguientes etapas del procedimiento:

- regulación de la frecuencia de rotación del motor eléctrico (1) a un valor constante,

- cálculo de un valor de estimación (FE) para la fuerza reguladora (F) ,

- comparación del valor de estimación (FE) con un valor límite predeterminado,

- detección de una posición actual (p) del servo elemento (30) con el valor límite predeterminado y asociación de la posición detectada a una posición final memorizada en un modelo de carrera.

2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque se genera una señal de control (m) alimentada al módulo de excitación del motor (7) , de tal manera que se regula la frecuencia de rotación del motor eléctrico (1) al valor constante, y porque la señal de control (m) se utiliza para el cálculo del valor de estimación (FE) .

3. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizado porque adicionalmente se detecta la frecuencia de rotación (0) del motor eléctrico (1) y se utiliza en el cálculo del valor de estimación (FE) .

4. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque se detecta el valor actual de la tensión de la batería (UB) y se utiliza en el cálculo del valor de estimación (FE) .

5. Procedimiento de acuerdo con una reivindicación anterior, caracterizado porque la frecuencia de rotación (0) del motor eléctrico (1) se regula a través de un bucle de regulación cerrado.

6. Procedimiento de acuerdo con una reivindicación anterior, caracterizado porque la señal de control (m) es una señal modulada en la amplitud del impulso.

7. Procedimiento de acuerdo con una reivindicación anterior, caracterizado porque a la señal de control (m) está asociado un intervalo de valores de 0 % a 100 %.

8. Servo accionamiento con un microordenador para la activación de un servo elemento (30) dispuesto en un elemento regulador (5) , cuya posición es móvil por un motor eléctrico (1) a través de una instalación de caja de cambios mecánica (2, 3, 4) con una fuerza reguladora F, que actúa sobre el servo elemento (30) , hacia un tope mecánico, en el que el motor eléctrico (1) se puede alimentar a través de un módulo electrónico de excitación del motor (7) , caracterizado por:

- un módulo de regulación (11) para la regulación de la frecuencia de revolución del motor eléctrico (1) a un valor constante,

- un módulo de cálculo (40) para el cálculo de un valor de estimación (FE) para la fuerza reguladora (F) , y para la comparación del valor de estimación (FE) con un valor límite predeterminado,

- un módulo de cálculo (9) para la memorización de un modelo de carrera, y para la detección de una posición actual (p) del servo elemento (30) con un valor límite predeterminado y asociación de la posición detectada a una posición final memorizada en el modelo de carrera.

9. Servo accionamiento de acuerdo con la reivindicación 8, caracterizado por una instalación de sensor (8) dispuesta en la instalación de caja de cambios (2, 3, 4) , a través de la cual se puede generar una señal de sensor (s) , a partir de la cual se puede calcular el número de revoluciones o bien la frecuencia de rotación del motor eléctrico (1) .

10. Servo accionamiento de acuerdo con la reivindicación 9, caracterizado por una primera instalación de comparación (10) para la generación de una diferencia de regulación desde un valor teórico de la velocidad (0s) y a partir de una señal de la velocidad (0) generada por un módulo de cálculo (9) a partir de la señal de sensor (s) , en el que en un primer módulo de cálculo (11) se puede generar la señal de control (m) con la ayuda de la diferencia de regulación.

11. Servo accionamiento de acuerdo con la reivindicación 10, caracterizado por una segunda instalación de comparación (12) para la generación de una diferencia de regulación (ps – p) a partir de una señal de la posición teórica (ps) y a partir de una señal de la posición (p) generada por el módulo de cálculo (9) a partir de la señal del sensor (s) , en el que en un segundo módulo de regulación (13) se puede generar con la ayuda de la diferencia de regulación (ps – p) el valor teórico de la velocidad (0s) .

12. Servo accionamiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 8 a 11, caracterizado por un modelo de carrera del elemento regulador memorizado en el servo accionamiento.