El sistema propuesto en la presente invención se basa en la repetición múltiple de una señal pulsada que permite medir distancias y longitudes de cables sin necesidad de contacto con los mismos,

con precisión de milímetros, con rangos que van desde decímetros hasta varios kilómetros dependiendo de los tiempos empleados en la repetición de los pulsos.

A ambos extremos de la distancia a medir se encuentra una electrónica encargada de repetir y reenviar de vuelta el pulso hacia el otro extremo. Dicha electrónica se basa en un monoestable de precisión que cada vez que recibe un pulso genera un nuevo pulso con un retardo preestablecido permitiendo el cómputo de la longitud a medir.

Sistema multipulso de medida de distancias y longitud de cables.

Sector de la técnica

Instrumentación electrónica, dispositivos electrónicos de medida de parámetros físicos, sensores y transductores electrónicos.

Introducción

En la actualidad la medida de distancias sin contactos se hace básicamente mediante la medida del tiempo de vuelo, tiempo que tarda una onda en viajar entre los extremos de la distancia a medir. El tiempo de vuelo es proporcional a la distancia a medir, de tal forma que d= t x v, donde d es la distancia a medir, t el tiempo empleado por la onda en llegar de un extremo a otro de la distancia a medir y v la velocidad de propagación de la onda entre los extremos a medir.

Dependiendo del tipo de onda, los dispositivos se pueden calificar en: ultrasonidos también denominados sonar, que utilizan ondas acústicas, láser, que utilizan la luz y dispositivos de radio frecuencia, cuando se emplea una onda electromagnética.

Por otro lado se clasifican atendiendo a la distancia a medir, la precisión necesaria, según la medida sea en interior o exterior y el coste permitido se utiliza una u otra tecnología.

Para medida de distancias inferiores a 10 metros con precisiones de milímetros hasta centímetros y bajo coste los ultrasonidos o sonar es la tecnología más usada.

Cuando se requiere precisiones submilimétricas y distancias desde mílimetros hasta decenas de metros el láser suele ser la tecnología utilizada. El coste depende mucho del rango y la precisión deseada. Cuando el haz del láser hace barridos, para detectar distancias desde un punto a diferentes puntos del entorno, el dispositivo se denomina "range finder". Este dispositivo es muy utilizado por robots o vehículos autónomos de navegación para detectar posibles obstáculos en el camino. Dada la complejidad técnica de los range finders su coste suele ser elevado.

Para medidas desde decenas de metros hasta varios kilómetros y normalmente con baja precisión los dispositivos de radio frecuencia son los utilizados, denominados RADAR en la mayoría de los casos.

La medida de distancia está estrechamente relacionada con los sistemas de localización, dado que midiendo dos o más distancias en las que hay un punto común es posible detectar la posición o localización de ese punto común.

Los principales métodos para sistemas de localización son:

Existen también técnicas basadas en la combinación de 2 o más de los métodos descritos anteriormente.

Tanto en TOA como en TDOA el tiempo de vuelo esta detrás del sistema de localización.

Siempre que se habla de localización en exterior se ha de mencionar el sistema GPS Global Positioning System, sistema basado en el TDOA donde las estaciones base son satélites artificiales geoestacionarios desarrollados por el gobierno de Estados Unidos, la alternativa Rusa se denomina GLONASS y la europea GALILEO. Los sistemas GPS han tenido una gran aceptación en el mercado en los últimos años por lo que su precio ha descendido considerablemente cuando se trabaja con precisiones de varios metros, encontrándose GPS en el mercado a precios relativamente bajos.

El sistema propuesto en la presente invención se basa en la repetición múltiple de una señal pulsada que permite medir distancias y longitudes de cables con precisión de milímetros con rangos que van desde decímetros hasta varios kilómetros dependiendo de los tiempos empleados en la repetición de los pulsos, (ver figuras 2 y 3). Pudiendo emplearse también para la determinación de la posición de móviles (robots o similares), señales radiadas, medidas de cables.

En concreto para el cálculo de la distancia o longitud de cables se pude utilizar cualquier medio de transmisión siempre que un pulso se pueda repetir entre los extremos a medir y ser enviado simultáneamente en ambos sentidos.

Estado de la técnica

Son conocidos diversos desarrollos para la medida de distancias mediante la repetición de pulsos.

El documento US4269506 divulga un aparato para medir la influencia de parámetros físicos en la longitud de un camino. La patente GB591041 muestra un método y sistema de radio navegación por emisión de pulsos de RF.

Al mismo tiempo, los desarrollos descritos en los documentos GB593151 y GB539952 describen un sistema de medida de intervalos de tiempo de radio y un método para medir la distancia entre dos puntos en el espacio por medio de reflexión de ondas, respectivamente, basados en la determinación del tiempo de vuelo. En el sistema aquí propuesto no se mide el tiempo de vuelo, por el contrario, se basa en generar y medir una frecuencia a través de la repetición sin fin de un pulso eléctrico que se envía entre los extremos de la distancia o longitud del cable a medir.

Entre los sistemas divulgados para la medida de distancias se puede destacar también un método y aparato para medir de forma precisa la longitud usando la técnica de reflectometría de dominio de tiempo (EP0336025), en el cual un generador de señal entrega un pulso en una línea de transmisión electromagnética a lo largo del cual se mueve un blanco adaptado para producir una reflexión parcial de la señal en la posición a lo largo de la línea en la cual se localice. Un dispositivo biestable detecta la señal reflejada, que junto con medios de procesado proporciona una medida precisa de la longitud de la línea de transmisión entre su extremo de entrada y el blanco.

Este dispositivo que trabaja con un único pulso, midiendo el tiempo de vuelo en un cable o línea de transmisión, necesita medir tiempos en el rango de los picosegundos. Sin embargo, nuestro sistema trabaja con un pulso que se repite indefinidamente entre los extremos de la distancia o cable a medir generando frecuencias principalmente entre 1 y 1000 KHz dependiendo del rango a medir y del tiempo empleado en la repetición de los pulsos. Estas frecuencias se corresponden con periodos de entre 1 y 1000 microsegundos, tiempos varios órdenes de magnitud superiores a los que necesita el dispositivo propuesto en la patente EP0336025. El medir tiempos inmensamente mayores simplifica enormemente el diseño del circuito para el que se requieren en este caso componentes electrónicos de uso común, rebajando así considerablemente el coste del dispositivo.

Por otro lado, existe una descripción recogida en el documento CN1598616 también publicado como WO2005031258, próximo en el estado de la técnica, y que se basa en la determinación del periodo de la oscilación, al mismo tiempo el pulso siguiente se emite después de la recepción del pulso reflejado.

Además, en nuestro caso, se aporta un desarrollo basado en la frecuencia, siendo la emisión de pulsos electrónicos y continuos, mientras que en el sistema descrito en CN1598616 los pulsos son ópticos para lo que se requiere la utilización de espejos para la repetición de los pulsos.

Por otro lado, el rango de medidas de la patente CN1598616 es de 150 m y con resolución 15 mm... [Seguir leyendo]

1. Sistema multipulso de medida de distancias y longitudes de cables que no necesita contacto con los mismos, que comprende un dispositivo de generación y recepción de una frecuencia dependiente de la distancia a medir, un dispositivo de detección de la frecuencia f generada, un dispositivo de conversión de la frecuencia f medida en distancia d, un sistema de repetición de pulsos y un sistema de generación de pulsos en radiofrecuencia.