ITRM20080513A1

ITRM20080513A1 - DEVICE FOR SEPARATE IGNITION VIA A SINGLE SWITCH OF TWO ELECTRICALLY POWERED LOADS IN PARALLEL

Info

Publication number: ITRM20080513A1
Application number: IT000513A
Authority: IT
Inventors: Fulvio Pompili
Original assignee: Fulvio Pompili
Priority date: 2008-09-26
Filing date: 2008-09-26
Publication date: 2008-12-26

Description

DESCRIZIONE dell’ invenzione industriale avente per TITOLO: “Dispositivo per l’accensione separata, tramite un singolo interruttore, di due carichi elettrici alimentati in parallelo” DESCRIPTION of the industrial invention having the TITLE: "Device for separate switching on, through a single switch, of two electrical loads powered in parallel"

DESCRIZIONE DESCRIPTION

Ci sono applicazioni in cui è desiderabile, soprattutto dal punto di Vista del risparmio energetico, controllare separatamente due carichi alimentati in parallelo. Ovviamente ciò non è possibile se si dispone di un solo interruttore in serie alla linea, come avviene tipicamente negli impianti di illuminazione domestica. Consideriamo ad esempio il caso in cui si voglia installare una ventola di areazione in un bagno o una seconda lampada in un lampadario da soffitto. Sebbene la soluzione più flessibile consista nell 'aggiungere un nuovo filo e un nuovo interruttore, essa non è quasi mai adottata a causa dei costi o delle difficoltà di installazione poiché richiederebbe di far passare un nuovo filo nelle tracce a muro e di installare un nuovo interruttore a parete. Di conseguenza, la soluzione universalmente praticata consiste nel collegare il carico aggiuntivo in parallelo al carico principale, ad esempio la ventola di areazione in parallelo all’alimentazione della luce principale del bagno. In questo modo, tuttavia, i due carichi non sono controllabili separatamente, cioè essi risultano sempre accesi o spenti contemporaneamente, anche quando non necessario. Ciò comporta uno spreco di energia e, in alcuni casi, anche un certo livello di inquinamento acustico. E’ esperienza comune a tutti, infatti, il fastidioso rumore delle ventole di areazione dei bagni che, alimentate in parallelo alla luce principale, sono sempre accese anche quando non serve. There are applications where it is desirable, especially from the point of view of energy saving, to separately control two loads powered in parallel. Obviously this is not possible if there is only one switch in series with the line, as typically occurs in domestic lighting systems. For example, consider the case in which you want to install a ventilation fan in a bathroom or a second lamp in a ceiling chandelier. Although the most flexible solution is to add a new wire and a new switch, it is almost never adopted due to cost or installation difficulties as it would require running a new wire in the wall tracks and installing a new switch. Wall. Consequently, the universally practiced solution is to connect the additional load in parallel to the main load, for example the ventilation fan in parallel to the power supply of the main bathroom light. In this way, however, the two loads cannot be controlled separately, ie they are always on or off at the same time, even when not necessary. This results in a waste of energy and, in some cases, also a certain level of noise pollution. In fact, the annoying noise of the ventilation fans in the bathrooms which, powered in parallel with the main light, are always on even when not needed is a common experience to all.

La presente richiesta di brevetto ha per oggetto un dispositivo che consente di superare il problema permettendo un azionamento separato di due carichi alimentati in parallelo e comandati da un singolo interruttore, senza modificare l’impianto elettrico preesistente. Con riferimento alla figura 1, il dispositivo secondo l’invenzione (1) va inserito tra i due carichi (2), (3), alimentati dalla rete (4). Nel caso di una ventola già installata e collegata all’impianto di illuminazione principale, ad esempio, basterà scollegare i fili della ventola ed inserire il dispositivo tra la ventola e i fili di alimentazione. This patent application relates to a device that allows to overcome the problem by allowing a separate actuation of two loads powered in parallel and controlled by a single switch, without modifying the existing electrical system. With reference to Figure 1, the device according to the invention (1) must be inserted between the two loads (2), (3), powered by the network (4). In the case of a fan already installed and connected to the main lighting system, for example, simply disconnect the fan wires and insert the device between the fan and the power supply wires.

Chiudendo rinterruttore (5) si accende il carico principale (2) mentre il carico secondario (3) viene posto nello stato iniziale (spento o acceso) predefinito dall’utente mediante un ponticello (14 in fig.2). Per accendere (o spegnere) l’utilizzatore secondario (3) è sufficiente aprire e chiudere l’interruttore (5) in rapida sequenza, in modo simile al “doppio click” del “mouse” dei calcolatori. Il dispositivo secondo l’invenzione interpreta questa brevissima interruzione di tensione come un comando e inverte lo stato di accensione del carico (3), accendendolo se era spento e viceversa. Un ulteriore rapida apertura e chiusura di (5) determina una nuova inversione-delio stato e così via. Closing the switch (5) turns on the main load (2) while the secondary load (3) is placed in the initial state (off or on) predefined by the user by means of a jumper (14 in fig. 2). To turn on (or turn off) the secondary user (3) simply open and close the switch (5) in rapid sequence, similar to the "double click" of the "mouse" of the computers. The device according to the invention interprets this very short voltage interruption as a command and reverses the ignition state of the load (3), turning it on if it was off and vice versa. A further rapid opening and closing of (5) causes a new inversion of the state and so on.

Il dispositivo secondo l’invenzione consta di un circuito elettronico realizzabile con tecniche convenzionali e componenti commerciali a bassissimo costo, consumo energetico irrisorio e dimensioni ridotte. L’ingombro del dispositivo, nel prototipo realizzato, è di 20mm x 10mm x 4 mm. The device according to the invention consists of an electronic circuit that can be made with conventional techniques and commercial components at very low cost, negligible energy consumption and small dimensions. The overall dimensions of the device, in the prototype made, are 20mm x 10mm x 4mm.

Con riferimento alla figura 2, il dispositivo è composto di quattro blocchi funzionali: un microcontrollore ultra miniaturizzato (10), un rilevatore di tensione (11), un regolatore di alimentazione (12) e un interruttore elettronico (13). Tutti i blocchi sono di semplice e immediata realizzazione per gli esperti del settore. With reference to Figure 2, the device is composed of four functional blocks: an ultra-miniature microcontroller (10), a voltage detector (11), a power regulator (12) and an electronic switch (13). All the blocks are simple and immediate for the experts of the sector.

Il dispositivo (1) è alimentato direttamente dalla tensione in ingresso (20) e quindi entra in funzione nel momento in cui viene chiuso rinterruttore (5). Il regolatore di alimentazione (12) ha il duplice scopo di ricavare la tensione di alimentazione a partire dalla tensione di ingresso e di accumulare energia per continuare a far funzionare il dispositivo (1) per alcuni secondi dopo rinterruzione deU’alimentazione. In questo modo il dispositivo (1) è in grado di rilevare una breve interruzione dell’alimentazione conseguente a una rapida sequenza di apertura e chiusura dell’ interruttore (5) e di interpretarla come comando di t The device (1) is powered directly by the input voltage (20) and therefore comes into operation when the switch (5) is closed. The power regulator (12) has the dual purpose of obtaining the power supply voltage starting from the input voltage and accumulating energy to continue operating the device (1) for a few seconds after the power supply is interrupted. In this way the device (1) is able to detect a short power failure resulting from a rapid opening and closing sequence of the switch (5) and to interpret it as a t

inversione dello stato di accensione del carico secondario (3). inversion of the ignition state of the secondary load (3).

Dato il bassissimo consumo energetico del dispositivo, una possibile realizzazione del blocco (12) consta solamente di un resistore, di un diodo zener e di un condensatore, come è ben chiaro agli esperti in materia. Given the very low energy consumption of the device, a possible embodiment of the block (12) consists only of a resistor, a zener diode and a capacitor, as is well understood by those skilled in the art.

L’interruttore elettronico (13), comandato dal microcontrollore, chiude o apre un contatto tra l’ingresso (20) e l’uscita (30), permettendo l’accensione e lo spegnimento del carico secondario (3). Può essere realizzato in vari modi a seconda dell’applicazione. Nel caso tipico di alimentazione in corrente alternata monofase, una possibile realizzazione, esemplificativa e non limitativa, utilizza un interruttore a semiconduttore a tre terminali (TRIAC) il cui terminale di controllo è.direttamente pilotato dal microcontrollore. The electronic switch (13), controlled by the microcontroller, closes or opens a contact between the input (20) and the output (30), allowing the secondary load to be switched on and off (3). It can be made in various ways depending on the application. In the typical case of single-phase alternating current power supply, a possible, exemplary and non-limiting embodiment uses a three-terminal semiconductor switch (TRIAC) whose control terminal is directly driven by the microcontroller.

Il rilevatore di tensione (11) segnala al microcontrollore (10) la presenza di tensione all’ingresso (20) del dispositivo (1) allo scopo di rilevare brevi aperture dell’interruttore (5). Nel caso di alimentazione in corrente alternata monofase, il blocco (11) fornisce in uscita anche un segnale di “attraversamento per lo zero” , ossia un treno di impulsi i cui fronti individuano l’istante in cui la tensione sinusoidale di ingresso passa per lo zero. Tale segnale permette di pilotare l’elettrodo di controllo del TRIAC del blocco (13) con la giusta temporizzazione, ossia in corrispondenza al passaggio per lo zero della sinusoide. Il microcontrollore (10) gestisce il funzionamento dell’intero dispositivo oggetto della presente invenzione (1) mediante un programma registrato su una memoria non volatile interna. Nel prototipo è stato utilizzato un microcontrollore commerciale ultra miniaturizzato in contenitore “SOT23” a sei terminali il cui ingombro è solo di 2.7 mm x 2.2 mm. Il ponticello (14), direttamente collegato al microcontrollore, permette di predefinire due diversi stati iniziali, scelti dall’ utente in base all’applicazione: The voltage detector (11) signals to the microcontroller (10) the presence of voltage at the input (20) of the device (1) in order to detect brief openings of the switch (5). In the case of single-phase alternating current power supply, block (11) also outputs a "zero crossing" signal, i.e. a train of pulses whose edges identify the instant in which the sinusoidal input voltage passes through the zero. This signal allows you to drive the TRIAC control electrode of the block (13) with the right timing, ie in correspondence with the zero crossing of the sinusoid. The microcontroller (10) manages the operation of the entire device object of the present invention (1) by means of a program recorded on an internal non-volatile memory. The prototype used an ultra-miniaturized commercial microcontroller in a six-terminal “SOT23” package whose overall dimensions are only 2.7 mm x 2.2 mm. The jumper (14), directly connected to the microcontroller, allows you to predefine two different initial states, chosen by the user based on the application:

• Carico secondario (3) sempre spento alla prima chiusura dell’interruttore (5) ossia all’accensione del carico principale (2). • Secondary load (3) always off at the first closing of the switch (5) or rather when the main load (2) is turned on.

• Carico secondario (3) sempre acceso alla prima chiusura dell 'interruttore (5) ossia all’accensione del carico principale (2). • Secondary load (3) always on at the first closing of the switch (5) that is when the main load (2) is switched on.

Quando il blocco (11) segnala al microcontrollore (10) l’assenza di alimentazione in ingresso, ossia l’apertura dell 'interruttore (5), il microcontrollore avvia un temporizzatore interno programmato su una durata di circa 900 ms. When the block (11) signals to the microcontroller (10) the absence of input power, ie the opening of the switch (5), the microcontroller starts an internal timer programmed on a duration of about 900 ms.

Se l’alimentazione viene ripristinata entro questo intervallo, il microcontrollore interpreta la breve interruzione come comando di “inversione di stato” del carico secondario (3) ed attiva conseguentemente l’uscita (15) che comanda l’interruttore elettronico (13). If the power supply is restored within this interval, the microcontroller interprets the short interruption as a "status inversion" command of the secondary load (3) and consequently activates the output (15) which controls the electronic switch (13).

Se invece l’alimentazione non è ripristinata allo scadere dell’intervallo, il microcontrollore (10) inizializza alcuni registri intemi m modo che, alla successiva chiusura dell’interruttore (5), il carico secondario (3) si trovi nello stato iniziale predefinito. If, on the other hand, the power supply is not restored at the end of the interval, the microcontroller (10) initializes some internal registers so that, when the switch (5) is next closed, the secondary load (3) is in the initial default state.

Claims

CLAIMS 1. Electronic device for the separate operation, through a single switch, of two electrical loads powered in parallel, structured in the following functional blocks: • Ultra miniaturized microcontroller • Voltage detector • Power regulator • Electronic switch 2. Device according to claim 1 to be interposed between two loads (2,3) powered in parallel. 3. Device according to claims 1,2 which allows you to turn on or off the load (3) by opening the switch (5) very shortly, similar to the "double click" of the "mouse" of computers.