Aplicaciones de automoción para motores DC sin escobillas

Maria Vallino Barrio. Ingeniero de producto. Sistemas de Adquisición de datos Grupo Álava.

¿Qué es un ScopeCorder?
Un ScopeCorder es un potente sistema de adquisición de datos portable que combina las características de un osciloscopio digital y un registrador multicanal de altas prestaciones. Como tal, se pueden capturar y analizar eventos transitorios a corto plazo y las tendencias a largo plazo durante períodos de hasta 200 días.

El uso flexible de entradas modulares, permite combinar mediciones de señales eléctricas, de datos físicos (sensores) y buses serie CAN, LIN y SENT. La capacidad de análisis en tiempo real de un ScopeCorder permite activar las variables calculadas de energía eléctrica (por ejemplo potencia activa, armónicos) o funciones de análisis más comunes (por ejemplo integrales, diferenciales).

Los sistemas embarcados en los vehículos son cada vez más electromecánicos. Piense en el ajuste de los asientos monitorizados, elevalunas eléctricos, dirección asistida, ventiladores de aire acondicionado, bombas, etc. En muchos de estos sistemas, se utilizan uno o múltiples motores como actuadores. Existen varios tipos de motores actualmente, pero especialmente los motores trifásicos DC con escobillas (BLDC) son los que están ganando popularidad, ya que ofrecen importantes ventajas: mejora de las características de régimen en función del par, gran dinamismo, alta eficiencia, amplio rango de velocidad y larga duración.

Los motores BLDC utilizan interruptores eléctricos de conmutación de corriente, y por lo tanto el motor gira continuamente. Para los motores trifásicos BLDC en general se utiliza una estructura de puente trifásico (inversor). A fin de limitar fácilmente y eficientemente la corriente de arranque, el control de la velocidad y del par, la modulación por ancho de pulsos (PWM) se aplica en algunos o todos los interruptores. Al cambiar la frecuencia de conmutación del inversor, el comportamiento y el rendimiento del motor pueden verse afectados. El aumento de la frecuencia de conmutación también aumentará las pérdidas en la PWM, mientras que la reducción de la frecuencia de conmutación limitará el ancho de banda del sistema, pudiendo dañar o apagar el controlador del motor BLDC.

Comience sus mediciones
Un comienzo perfecto para realizar las pruebas es tener el osciloscopio ya en su escritorio. Es un producto conocido, fácil de usar, proporciona 2, 4 e incluso 8 canales y resuelve en parte las necesidades de medición y análisis.

Las series Yokogawa DLM2000 o DLM4000 pueden ser un punto perfecto para comenzar. El uso de un osciloscopio, sin embargo, también presenta algunos desafíos. Para conectarse a las señales de alto voltaje procedentes del inversor, se necesita un canal aislado o sondas diferenciales. La resolución vertical y la precisión efectiva (reducción de ruido y estabilidad) pueden ser insuficientes para mediciones precisas de equipos eléctricos o sensores y el acondicionamiento de la señal puede no ser el apropiado.

Con el ejemplo de aplicación de un elevalunas, se puede ver claramente que rápidamente se queda sin canales:
• Potencia de entrada – 2 canales (U, I)
• Salida del inversor trifásico – 6 canales (3 veces U y tres veces I)
• Realimentación del sensor & motor – 3 canales (RPM, Ángulos y Temperatura)
• Aplicaciones– múltiples canales digitales (interruptores de posición, botones de control)

Una solución flexible
En este momento se debe considerar el ScopeCorder DL850E de Yokogawa como solución. Como se pueden elegir los módulos con el acondicionamiento apropiado de señal y el aislamiento específico, ya no son necesarias las sondas diferenciales y el acondicionamiento de señales electrónicas, se reducen los costes y se puede comenzar a utilizar inmediatamente. Al tener un interfaz basado en osciloscopio podrá empezar a usar el DL850E desde el primer momento.

Como todos los canales de medición están integrados en un único equipo, no es necesaria una sincronización externa. También dispone de una amplia gama de funciones de análisis que pueden utilizarse en su aplicación, que dan la opción de implementar toda la aplicación en el ScopeCorder. Además se puede elegir almacenar los datos de medición y análisis para efectuar el análisis posteriormente. Además de facilitar el trabajo de los ingenieros, el ScopeCorder DL850E de Yokogawa permite ahorrar tiempo en el desarrollo de las pruebas y en el análisis, dando como resultado un menor costo del análisis de una aplicación.