11 knúmero de publicación: kint. Cl. 7 : A01G 25/16

Transcripción

1 19 OFICINA ESPAÑOLA DE PATENTES Y MARCAS ESPAÑA 11 Número de publicación: Int. Cl. 7 : A01G 2/16 12 TRADUCCION DE PATENTE EUROPEA T3 86 Número de solicitud europea: Fecha de presentación: Número de publicación de la solicitud: Fecha de publicación de la solicitud: Título: Dispositivo de control electrónico con protección automática contra la condición de batería agotada para válvula de solenoide de tipo biestable, en particular, para sistemas de riego. Prioridad: IT MI Titular/es: CLABER S.P.A. Vía Pontebbana, 22 I-380 Fiume Veneto Pordenone, IT 4 Fecha de la publicación de la mención BOPI: Inventor/es: Brundisini, Andrea 4 Fecha de la publicación del folleto de patente: Agente: Curell Suñol, Marcelino ES T3 Aviso: En el plazo de nueve meses a contar desde la fecha de publicación en el Boletín europeo de patentes, de la mención de concesión de la patente europea, cualquier persona podrá oponerse ante la Oficina Europea de Patentes a la patente concedida. La oposición deberá formularse por escrito y estar motivada; sólo se considerará como formulada una vez que se haya realizado el pago de la tasa de oposición (art del Convenio sobre concesión de Patentes Europeas). Venta de fascículos: Oficina Española de Patentes y Marcas. C/Panamá, Madrid

2 DESCRIPCION Dispositivo de control electrónico con protección automática contra la condición de batería agotada para válvula de solenoide de tipo biestable, en particular, para sistemas de riego. 1 2 La presente invención se refiere a un dispositivo de control electrónico con protección automática contra la condición de batería agotada para una válvula de solenoide de tipo biestable, en particular, para sistemas de riego. Los sistemas de riego para céspedes, jardines, huertos y terrenos cultivados se basan en general en la utilización de válvulas de solenoide que determinan el suministro de agua en los diversos sectores a regar. El control de las válvulas de solenoide es encomendado a dispositivos de control electrónico de complejidad diversa que pueden conectarse a la red eléctrica o bien funcionar con baterías, en cuyo caso, por motivos de ahorro de energía, las válvulas con accionadores eléctricos de tipo biestable resultan indispensables. En el segundo caso, como es obvio, se producirá la descarga de la batería, siendo entonces necesario detectar la condición de batería agotada y accionar las válvulas de solenoide controladas para bloquearlas en la posición de cierre. De esta forma, teniendo en cuenta que las válvulas de solenoide de tipo biestable requieren controles de impulsión de corta duración, es posible impedir que, en un cierto momento de la descarga de la batería, ésta tenga suficiente energía para controlar la apertura de la válvula de solenoide pero no el posterior cierre de la misma y, en consecuencia, que el riego continúe sin interrupción hasta que alguien se dé cuenta del problema. Por esa razón, los dispositivos de control que funcionan con batería se proporcionan con circuitos electrónicos capaces de detectar el descenso de tensión de la batería hasta un valor mínimo, por debajo del cual no se permite una nueva activación de las válvulas de solenoide que se están controlando. De esta forma, lo que sucede además es que el circuito de detección determina el bloqueo del sistema cuando en realidad la batería tiene todavía suficiente energía para varias activaciones adicionales. Así mismo, el circuito de detección tiene un coste propio que, como es obvio, afecta al coste total del dispositivo de control El objetivo de la presente invención es realizar un dispositivo de control electrónico con batería para válvulas de solenoide de tipo biestable, de forma particular aunque no exclusiva para sistemas de riego, que no requiere ningún circuito de detección para la condición de batería agotada. Según la presente invención, dicho objetivo se satisface mediante un dispositivo de control electrónico para válvulas de solenoide de tipo biestable que comprende una batería de fuente de alimentación y una unidad de control lógica para transferir energía eléctrica desde la batería hasta la válvula de solenoide, caracterizado porque comprende un condensador colocado en paralelo con la batería y un conmutador que tiene primeros medios de conmutación interpuestos entre la batería y el condensador y segundos medios de conmutación interpuestos entre el condensador y la válvula de solenoide, siendo utilizado dicho conmutador por dicha unidad de control lógica para determinar, en una primera condición de funcionamiento, la carga del condensador y, en una segunda y tercera condición de funcionamiento, la aplicación de tensiones de control de signo opuesto desde el condensador hasta la válvula de solenoide para cerrar y abrir, respectivamente, la misma válvula de solenoide, estando programada dicha unidad de control lógica de tal forma que cada petición de apertura de la válvula de solenoide ocasiona el establecimiento del conmutador en dicha primera condición de funcionamiento para la carga el condensador, a continuación la activación preliminar del conmutador en dicha segunda condición de funcionamiento para el cierre de la válvula de solenoide tras un primer tiempo preestablecido desde la anterior operación de cierre de la misma válvula de solenoide, seguidamente, el cambio del conmutador a esa primera condición de funcionamiento para la nueva carga del condensador y, finalmente, la activación del conmutador en dicha tercera condición de funcionamiento para la apertura de la válvula de solenoide tras un subsiguiente segundo tiempo preestablecido inferior al primero. De esta forma, como se comprenderá mejor a continuación, es posible tener la seguridad de que, en un cierto momento de la descarga de la batería o incluso en caso de que se retire la misma batería, quede energía residual en el condensador para permitir el cierre de la válvula de solenoide sin que exista ninguna posibilidad de abrirla de nuevo. 2

3 Las características de la presente invención resultarán evidentes a partir de la siguiente descripción detallada de una forma de realización de la misma, que se ilustra a título de ejemplo no limitativo en los dibujos adjuntos, en los que: la Fig. 1 muestra el circuito eléctrico equivalente de la parte del dispositivo de control que proporciona la protección contra la condición de batería agotada. En relación con el dibujo, una batería que se considera constituida por un generador de tensión Vb y por una resistencia interna equivalente Ri se indica globalmente mediante la letra B. En secuencia con esta última, se halla una resistencia serie Rs y, en paralelo con el circuito serie que consta de Vb, Ri y Rs, un condensador C, en los extremos del cual existe por lo tanto una tensión Vc. Un conmutador S con dos polos P1, P2 y P3 y tres posiciones de funcionamiento ( ON ( Encendido ) hacia arriba en la Figura 1, CHARGE ( Carga ) en el centro y OFF ( Apagado ) hacia abajo) controlado por una unidad de control lógica de microprocesador M permite la carga del condensador C a la tensión Vc cuando el polo P1 del conmutador está en la posición Carga, y la posterior aplicación de la tensión Vc así obtenida, cuyo signo cambia en función de la posición Encendido o Apagado de los polos P2 y P3 del conmutador, a una carga representativa de la válvula de solenoide (o válvulas de solenoide) que se está controlando, o mejor aún del solenoide biestable que controla su apertura y cierre para iniciar y detener el riego, respectivamente. El principio de funcionamiento del circuito descrito, y por lo tanto de la protección de batería agotada que representa, es el indicado a continuación. Consideremos que en el momento de la liberación del conmutador S tras la activación (posición Encendido ) o la parada (posición Apagado ) delaválvula de solenoide, por consiguiente, tras una descarga del condensador C sobre la carga X L (por ejemplo, durante un tiempo ts = 0ms), el condensador se halla a una tensión Vin, casi idéntica en ambos casos. Seguidamente, es decir, con el conmutador S en la posición de reposo de la Fig. 1, la tensión de carga del condensador varía según la siguiente relación: Vc(t) = Vin+(Vb-Vin) 1-e [t/(ri+rs) C] Por lo tanto, al cabo de 2 segundos la tensión Vc en los extremos es: Vc(2s) = Vin+(Vb-Vin) 1-e [2(Ri+Rs) C] 4 mientras que al cabo de 8 segundos la tensión Vc es: Vc(8s) = Vin+(Vb-Vin) 1-e [8/(Ri+Rs) C] La diferencia entre las dos tensiones Vc(8s) y Vc(2s) es la siguiente: Vc = [Vc(8s)-Vc(2s)]=Vin+(Vb-Vin) (1-e [8/(Ri+Rs) C] )-Vin-(Vb-Vin) (1-e 2/(Ri+Rs) C] ) es decir, 0 Vc = (Vb-Vin) (1-e [8/(Ri+Rs) C] -1+e [2/(Ri+Rs) C] )=(Vb-Vin) (e 2/(Ri+Rs) C] -e [8/(Ri+Rs) C] ) osea, Vc = (Vb-Vin) [e [2/(Ri+Rs) C] -e [8/(Ri+Rs) C] ] Si consideramos, por ejemplo, los siguientes valores con la batería cargada y la batería agotada con Rs = 68 ohm, C = 4700 µf yx L =R L = Ohm (habiéndose estimado la carga X L con una simple resistencia, puesto que el efecto del inductor de la misma carga es despreciable): 3

4 Batería cargada: Batería agotada: sustituyendo se obtiene: Vb = 9, V Ri = Ohm Vin = Vb e [ts/rl C] =9, e [0,0/( 0,0047)] = 1,13V Vb = 7,0V Ri = 0 Ohm Vin = Vb e [ts/rl C] =7,0 e [0,0/( 0,0047)] = 0,84V Vc(batería cargada) = (9,-1,13) [e [2/(+68) 0,0047] -e [8/(+68) 0,0047] ] = 0,036 V Vc(batería agotada) = (7,0-0,84) [e [2/(0+68) 0,0047] -e [8/(+68) 0,0047] ] = 0,490 V Como puede observarse, la diferencia entre la tensión Vc después de 2 segundos y la tensión después de 8 segundos aumenta cuando disminuye la carga de la batería, y esto se debe al incremento de la resistencia interna equivalente Ri de la batería cuando ésta se descarga. La protección contra la condición de batería agotada, que saca partido de este principio, tiene lugar según la presente invención de la forma descrita a continuación. Cada vez que es necesario abrir la válvula, el microprocesador M controla primero la posición de cierre (conmutador S en posición Apagado ), asegurándose previamente de hayan transcurrido más de 8 segundos desde la última posible operación de cierre. Si ello no es así, deja pasar 8 segundos después de la última operación mencionada (conmutador S en posición Carga ). De esta forma, se puede tener la seguridad de que el condensador C ha alcanzado la tensión de carga Vc (8s) antes de controlar el cierre de la válvula de solenoide. Una vez que se ha enviado el mandato para el cierre de la válvula, el microprocesador espera 2 segundos para asegurarse de que el condensador C (conmutador S en posición Carga ) tenga el valor de tensión Vc (2s) y en ese momento envía el mandato para la apertura de la válvula (conmutador S en posición Encendido ). Fundamentalmente, en funcionamiento, el microprocesador determina que la tensión de carga (Vc(8s)) del condensador C en el momento del cierre de la válvula sea siempre superior a la tensión de carga (Vc(2s)) presente en el momento de apertura de la misma válvula. Como se ha indicado, la diferencia entre las dos tensiones ( Vc = Vc(8s) - Vc(2s)) es tanto más alta cuanto más descargada está la batería. Por consiguiente, se puede tener la seguridad de que, en un cierto momento de la descarga de la batería, el condensador C contiene suficiente energía residual para permitir el cierre de la válvula sin posibilidad de abrirla de nuevo. Al mismo tiempo, la válvula continua siendo abierta y cerrada hasta que la batería lo permite y no hasta que el circuito de detección lo decide, como en los dispositivos de control según la técnica conocida. Además, la presente invención impide que, en caso de que se solicite la apertura de la válvula cuando la batería se halla en fase de sustitución o cuando se retira por cualquier motivo, se utilice la energía que queda en el condensador C para abrir la válvula sin dejar energía suficiente para que, una vez desconectada la batería, pueda volver a cerrarse. Por otra parte, es necesario tener presente que tras el último posible cierre debe existir suficiente energía en la batería para asegurar el funcionamiento del microprocesador de control. De lo contrario, lo que realmente podría suceder es que, mientras la válvula estuviera abierta, el microprocesador no recibiera suficiente energía de la batería para controlar el cierre de la válvula. Esta condición se asegura eligiendo el tipo de microprocesador adecuado que es capaz de trabajar a tensiones suficiente menores que las mínimas necesarias para la activación de un solenoide biestable de una válvula de solenoide. 4

5 Además, también debe tenerse en cuenta que, puesto que se ha eliminado prácticamente todo límite al valor mínimo de la tensión de batería necesaria para la activación de la válvula de solenoide y, por lo tanto, se ha incrementado el número de activaciones posibles de la válvula de solenoide, es posible, sin perder rendimiento comparado con la unidad de control central tradicional, desequilibrar el circuito de la fuente de alimentación de la válvula de solenoide añadiendo una resistencia serie sólo durante la etapadeaperturadelaválvula, para que en la etapa de apertura el solenoide de la válvula de solenoide reciba menos energía que en la etapa de cierre. En caso de que el polo P2 del conmutador S sea de tipo transistor electrónico, eso será posible utilizando transistores con valores de Vcesat (colector-emisor en condiciones de tensión de saturación) para el circuito de control de apertura que sean superiores a los de los transistores del circuito de control de cierre

6 REIVINDICACIONES Dispositivo de control electrónico para válvulas de solenoide de tipo biestable, en particular para sistemas de riego, que comprende una batería de fuente de alimentación (B) y una unidad de control lógica (M) para transferir energía eléctrica desde la batería (B) hasta la válvula de solenoide (X L ), caracterizado porque comprende un condensador (C) colocado en paralelo con la batería (B) y un conmutador (S) que tiene primeros medios de conmutación (P1) interpuestos entre la batería (B) y el condensador (C) y segundos medios de conmutación (P2, P3) interpuestos entre el condensador (C) y la válvula de solenoide (X L ), siendo utilizado dicho conmutador (S) por dicha unidad de control lógica (M) para determinar, en una primera condición de funcionamiento, la carga del condensador (C) y, en una segunda y tercera condición de funcionamiento, la aplicación de tensiones de control de signo opuesto desde el condensador (C) hasta la válvula de solenoide (X L ) para cerrar y abrir, respectivamente, la misma válvula de solenoide, estando programada dicha unidad de control lógica (M) de tal forma que cada petición de apertura de la válvula de solenoide ocasiona el establecimiento del conmutador (S) en dicha primera condición de funcionamiento para la carga el condensador (C), seguidamente la activación preliminar del conmutador (S) en dicha segunda condición de funcionamiento para el cierre de la válvula de solenoide tras un primer tiempo preestablecido desde la anterior operación de cierre de la misma válvula de solenoide, a continuación, el cambio del conmutador (S) a esa primera condición de funcionamiento para la nueva carga del condensador (C) y, finalmente, la activación del conmutador (S) en dicha tercera condición de funcionamiento para la apertura de la válvula de solenoide tras un subsiguiente segundo tiempo preestablecido inferior al primero. 2. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque dicho primer tiempo preestablecido es igual a 8 segundos. 3. Dispositivo según la reivindicación 2, caracterizado porque dicho segundo tiempo preestablecido es igual a 2 segundos. 4. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque dicha unidad de control lógica (M) comprende un microprocesador que es capaz de funcionar con una tensión inferior a la mínima necesaria para la activación de la válvula de solenoide.. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque comprende medios para reducir la tensión de control que se aplica a la válvula de solenoide para la apertura de la misma en relación con la tensión que proporciona el condensador (C). 6. Dispositivo según la reivindicación, caracterizado porque dichos medios constan de una resistencia en serie asociada al segundo polo (P2) del conmutador (S). 4 0 NOTA INFORMATIVA: Conforme a la reserva del art del Convenio de Patentes Europeas (CPE) y a la Disposición Transitoria del RD 2424/1986, de de octubre, relativo a la aplicación del Convenio de Patente Europea, las patentes europeas que designen a España y solicitadas antes del , no producirán ningún efecto en España en la medida en que confieran protección a productos químicos y farmacéuticos como tales. Esta información no prejuzga que la patente esté onoincluída en la mencionada reserva. 6

7 7