Int. Cl. 6 : A61F 7/08. k 71 Solicitante/s: Federíco Gómez Forrellad. k 72 Inventor/es: Gómez Forrellad, Federíco

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19 OFICINA ESPA ˜NOLA DE

PATENTES Y MARCAS ESPA ˜NA

N´umero de publicaci´on:

1 031 394

21_{N´umero de solicitud:}

_{U 9501616}

51_{Int. Cl.}6_:

_{A61F 7/08}

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_{SOLICITUD DE MODELO DE UTILIDAD}

_U

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22_{Fecha de presentaci´on: 14.06.95} k

71 _{Solicitante/s: Feder´ıco G´omez Forrellad}

Miguel i Badia, 8 08024 Barcelona, ES

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43_{Fecha de publicaci´on de la solicitud: 01.01.96} k

72 _{Inventor/es: G´omez Forrellad, Feder´ıco}

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74 _{Agente: Curell Su˜nol, Marcelino}

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54 _{T´ıtulo: Dispositivo regulador para el control de la temperatura en un circuito el´ectrico de carga.}

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DESCRIPCION

Dispositivo regulador para el control de la temperatura en un circuito el´ectrico de carga.

La presente invenci´on se refiere, conforme se indica en su enunciado, a un dispositivo regulador para el control de la temperatura en un circuito el´ectrico de carga, que es de especial aplicaci´on a un circuito de carga que comprende un ´organo de control y de alimentaci´on con corriente el´ectrica alterna rectificada en onda completa y un tiristor en serie con la carga.

El presente dispositivo encuentra especial aplicaci´on en los circuitos el´ectricos de carga in-stalados en las conocidas mantas, almohadillas y esterillas el´ectricas, utilizadas para aportar calor para confort personal o para tratamientos tera-p´euticos localizados.

En dichos art´ıculos aportadores de calor, la regulaci´on de la temperatura de los mismos se hab´ıa venido realizando tradicionalmente, me-diante un conmutador el´ectrico que seleccionaba diferentes combinaciones de entre varias resisten-cias el´ectricas dispuestas en su interior, que cons-titu´ıan el circuito de carga.

Con el advenimiento de los componentes elec-tr´onicos para uso masivo, se ide´o como una me-jora hacer uso de una sola resistencia el´ectrica o carga, que se enlazaba mediante solo dos hilos al circuito electr´onico, y gobernar la potencia me-dia suministrada al mismo meme-diante un circuito de control que, a su vez, determinaba la relaci´on tiempo de conducci´on/tiempo de no conducci´on de un tiristor en serie con dicho circuito el´ectrico de carga.

Esta disposici´on, utilizada actualmente, ado-lece de los siguientes inconvenientes b´asicos:

1.- Al consistir en un regulador de potencia, y no de temperatura, la temperatura final alcan-zada depende en gran manera de las condiciones de uso, que puede presentar valores de disipaci´on muy dispares en diferentes zonas de la superfi-cie de aplicaci´on del art´ıculo calefactor, especial-mente en el caso de las almohadillas o esterillas.

2.- Al elegir una baja temperatura en el con-trol, de hecho se elige el suministrar una muy baja potencia media al circuito de carga o ca-lefactor, con lo que el tiempo de entrada en r´egimen de funcionamiento resulta muy largo, con la consiguiente sensaci´on de que el calefactor pr´acticamente no funciona.

Por consiguiente ser´ıa de desear un art´ıcu-lo calefactor del tipo expuesto, en el que el usuario pudiera elegir la temperatura que pre-cisa en r´egimen de trabajo, que no precisase de transformadores ni produjese perturbaciones ra-dioel´ectricas, que fuese econ´omico y que necesite un m´ınimo de hilos conductores entre el circuito de carga o calefactor y el ´organo de control.

Con el ´animo de conseguir las caracter´ısticas expuestas en el p´arrafo precedente, se ha adop-tado la soluci´on de incluir en el circuito de carga

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alimentaci´on y un tiristor en serie con la carga, consiste en que uno o m´as puntos de cada uno de los dos hilos de alimentaci´on el´ectrica, est´an re-lacionados entre s´ı, en paralelo con la carga, me-diante conjuntos formados por un elemento sen-sor de temperatura y su resistencia complemen-taria, los cuales conjuntos se relacionan, por un punto intermedio entre el sensor de temperatura y su resistencia complementaria, con el ´organo de control y de alimentaci´on mediante un tercer hilo. El elemento sensor de temperatura consiste en una resistencia de coeficiente negativo de tem-peratura, denominados NTC.

Otra caracter´ıstica de la invenci´on estriba en que, en el caso de emplear dos o m´as conjuntos de elemento sensor de temperatura y su resistencia complementaria, los elementos sensores est´an co-nectados con el tercer hilo para reunir y transmi-tir la informaci´on relativa a cu´al de ellos es el que est´a m´as caliente, con lo que el ´organo de control act´ua de acuerdo con la se˜nal del punto de ma-yor temperatura. La reuni´on de la informaci´on relativa a cu´al de los elementos sensores de tem-peratura es el que est´a m´as caliente se efect´ua mediante diodos semiconductores.

Seg´un la invenci´on, los elementos sensores est´an relacionados, a trav´es del tercer hilo, con un regulador electr´onico de banda proporcional, fija o variable, del ´organo de control, el cual com-prende, tambi´en, un conmutador s´ıncrono, que solo permite la lectura de dicho tercer hilo en los instantes en que la carga est´a bajo tensi´on de ali-mentaci´on.

Una caracter´ıstica m´as de la invenci´on con-siste en que el ´organo de control dispone de un potenci´ometro para determinar una tensi´on de consigna, elegida a voluntad y de acuerdo con la temperatura deseada, que es comparada con la informaci´on, proporcionada por el tercer hilo, re-lativa a cu´al de los sensores de temperatura es el que est´a m´as caliente. En r´egimen de regulaci´on, el tiristor que controla el paso de corriente por el circuito de carga, est´a controlado por un oscila-dor comprendido en el ´organo de control que fija los tiempos de conducci´on y de no conducci´on de aqu´el en funci´on de la temperatura elegida.

La invenci´on contempla que el tiristor dispone de una resistencia en serie para determinar la de-tecci´on del instante de conducci´on.

Para facilitar la comprensi´on de las ideas pre-cedentes, se describe seguidamente la invenci´on haciendo referencia a los dibujos ilustrativos que se acompa˜nan. En los dibujos:

Figura 1, representa, en forma simplificada, un esquema del dispositivo de la invenci´on.

Figura 2, representa un esquema de bloques correspondiente al de la figura anterior, en el que se han previsto tres elementos sensores de tempe-ratura.

El dispositivo seg´un la invenci´on, represen-tado en la figura 1 comprende un sistema de ali-mentaci´on a partir de la red de corriente alterna

La carga dispone de una sola resistencia R y de un elemento sensor de temperatura NTC 1, del tipo de resistencia de coeficiente negativo de tem-peratura, con su resistencia complementaria R1, conectados en serie entre los hilos de las conexio-nes 1 y 3, al tiempo que entre ellos se conecta un tercer hilo, con su conexi´on 2 al ´organo de control. Con este dispositivo, el usuario elige realmente una temperatura, en lugar de una potencia, dado que el elemento sensor de temperatura NTC 1, situado en paralelo junto a la carga R, permite controlar y regular la temperatura de dicha carga, lo que lleva a cabo el usuario actuando sobre un potenci´ometro de consigna P1.

El ´organo de control se encarga de modificar la relaci´on tiempo de conducci´on/tiempo de no con-ducci´on del tiristor T en serie con la resistencia R de carga, tomando la informaci´on de la tempe-ratura existente en la misma mediante el tercer hilo 2 relacionado el´ectricamente con el elemento sensor de temperatura NTC 1.

La resistencia Rc sirve para detectar el estado de conducci´on del tiristor T, de manera que solo se aprovecha la se˜nal procedente del tercer hilo 2 cuando el tiristor T est´a conduciendo, o lo que es lo mismo, cuando el extremo de la carga R conec-tado al hilo 3 queda el´ectricamente referida a cero. Haciendo referencia al esquema de bloques de la figura 2, se observa que, en el momento de la co-nexi´on a la red, el oscilador fuerza la conducci´on del tiristor T, con lo que, al mismo tiempo, se muestrea la se˜nal X procedente de los elementos

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sensores NTC1, NTC2 y NTC3, existentes junto a la carga R, del que la ofrece m´as alta, o sea, del m´as caliente.

Mientras la se˜nal X se mantiene inferior a la se˜nal Y, determinada por la consigna P1, la salida S del oscilador se mantiene alta, con lo que llega corriente a la puerta G, conduce el tiristor T y se detecta una tensi´on importante en el c´atodo K. Cuando la se˜nal X alcanza el nivel de la se˜nal Y de consigna, aparece un impulso en Z que lleva al oscilador a su estado de reposo, bajando a cero la se˜nal S, as´ı como la corriente que entra en G y la tensi´on K.

El conmutador s´ıncrono se encarga de que, en estas condiciones, la se˜nal S, que ser´ıa toda la tensi´on de la red, quede cortocircuitada a cero, mediante el diodo Dc, y no perturbe el funcio-namiento del regulador durante este estado inde-seado de lectura de temperatura.

Si se desea, el regulador puede incorporar un ajuste de banda proporcional P2 que, normal-mente, solo se ajustar´a durante la fabricaci´on.

Con el presente dispositivo regulador, se con-sigue controlar directamente la temperatura de la manta, almohadilla o esterilla el´ectricas, eligiendo el usuario la temperatura id´onea para el caso en forma efectiva y no, como se hacia anteriormente, en funci´on de una gama de potencias que, seg´un las condiciones de uso, suministraban temperatu-ras diferentes de la deseada, sea por debajo o por encima, en cuyo caso pod´ıan ocasionar quemadu-ras.

REIVINDICACIONES

1. Dispositivo regulador para el control de la temperatura en un circuito el´ectrico de carga, especialmente aplicable a un circuito que com-prende un ´organo de control y de alimentaci´on con corriente el´ectrica alterna rectificada en onda completa y un tiristor en serie con la carga, ca-racterizado porque uno o m´as puntos de cada uno de los dos hilos de alimentaci´on el´ectrica, est´an relacionados entre s´ı, en paralelo con la carga, mediante conjuntos formados por un ele-mento sensor de temperatura y su resistencia complementaria, los cuales conjuntos se relacio-nan, por un punto intermedio entre el sensor de temperatura y su resistencia complementaria, con el ´organo de control y de alimentaci´on mediante un tercer hilo.

2. Dispositivo regulador para el control de la temperatura en un circuito el´ectrico de carga, seg´un la reivindicaci´on anterior, caracterizado

porque el elemento sensor de temperatura con-siste en una recon-sistencia de coeficiente negativo de temperatura (NTC).

3. Dispositivo regulador para el control de la temperatura en un circuito el´ectrico de carga, seg´un las reivindicaciones anteriores, caracteri-zado porque, en el caso de emplear dos o m´as conjuntos de elemento sensor de temperatura y su resistencia complementaria, los elementos senso-res est´an conectados con el tercer hilo para reunir y transmitir la informaci´on relativa a cu´al de ellos es el que est´a m´as caliente, con lo que el ´organo de control act´ua de acuerdo con la se˜nal del punto de mayor temperatura.

4. Dispositivo regulador para el control de la temperatura en un circuito el´ectrico de carga, seg´un la reivindicaci´on 3,caracterizadoporque la reuni´on de la informaci´on relativa a cu´al de los

5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60

elementos sensores de temperatura es el que est´a m´as caliente se efect´ua mediante diodos semicon-ductores.

5. Dispositivo regulador para el control de la temperatura en un circuito el´ectrico de carga, seg´un las reivindicaciones anteriores, caracteri-zado porque los elementos sensores est´an rela-cionados, a trav´es del tercer hilo, con un regula-dor electr´onico de banda proporcional, fija o va-riable, del ´organo de control, el cual comprende, tambi´en, un conmutador s´ıncrono, que solo per-mite la lectura de dicho tercer hilo en los instantes en que la carga est´a bajo tensi´on de alimentaci´on. 6. Dispositivo regulador para el control de la temperatura en un circuito el´ectrico de carga, seg´un las reivindicaciones 3 a 5, caracterizado

porque el ´organo de control dispone de un po-tenci´ometro para determinar una tensi´on de con-signa, elegida a voluntad y de acuerdo con la tem-peratura deseada, que es comparada con la infor-maci´on, proporcionada por el tercer hilo, relativa a cu´al de los sensores de temperatura es el que est´a m´as caliente.

7. Dispositivo regulador para el control de la temperatura en un circuito el´ectrico de carga, seg´un las reivindicaciones 1 y 6, caracterizado

porque, en r´egimen de regulaci´on, el tiristor que controla el paso de corriente por el circuito de carga, est´a controlado por un oscilador compren-dido en el ´organo de control que fija los tiempos de conducci´on y de no conducci´on de aqu´el en funci´on de la temperatura elegida.

8. Dispositivo regulador para el control de la temperatura en un circuito el´ectrico de carga, seg´un la reivindicaci´on 7, caracterizado por-que el tiristor dispone de una resistencia en se-rie para determinar la detecci´on del instante de conducci´on.