Cada vez se le exige más a los bancos de pruebas modernos de la industria automovilística. Un ejemplo: las simulaciones realistas y sus efectos en la cadena cinemática. Un caso típico es la simulación realista de vibraciones en la cadena cinemática, por ejemplo en los procesos de acoplamiento y cambio de marchas. Otro son las simulaciones asociadas al uso de sistemas avanzados de asistencia a la conducción, como el ABS o el ESP, con los procesos dinámicos resultantes que se producen durante la aceleración y la frenada, en distintos tipos de superficies.

Todos estos procesos afectan a la cadena cinemática del vehículo. Para estudiar estas influencias y efectos se necesitan bancos de pruebas en los que sea posible simular y, por tanto, medir esos procesos dinámicos. Eso impone grandes exigencias a las características dinámicas de loscomponentes del banco de pruebas, pero también —e inevitablemente— a las prestaciones de los equipos de medición y de los sensores que se utilizan para medir pares y velocidades de giro.

Integración del par y la velocidad de giro

Módulo de interfaz de par TIM-EC

Aparte de las señales de salida clásicas, como la frecuencia y la tensión eléctrica, los transductores de par de HBM disponen de una interfaz digital TMC (Torque Measurement Communication) en el estator, que proporciona a los transductores de par una extraordinaria flexibilidad. Pueden integrarse fácilmente en entornos de automatización y control empleando señales clásicas (frecuencia y tensión) o bien moderna tecnología de bus de campo Ethernet, como la de  EtherCAT.La integración se basa en el concepto de la interfaz TIM-EC.

TIM-EC es un módulo de interfaz EtherCAT bidireccional. Es posible conectar señales de velocidad de giro compatibles en formato RS-422, procedentes de transductores de par T40 adicionalmente a la señal de par digital TMC. Los siguientes valores medidos se encuentran disponibles a través del bus EtherCAT:

  • Par
  • Velocidad de giro
  • Ángulo de rotación
  • Potencia

Estos valores medidos se transmiten en modo cíclico. Se encuentran disponibles dos filtros de paso bajo (TP1 y TP2) para los valores de par y velocidad de giro, que pueden configurarse de forma independiente.

Funcionalidad de acoplador

Ahora, el modulo de interfaz de par TIM-EC ofrece también funcionalidad de acoplador. El flujo de datos de medición procedente de los transductores de par de la serie T40 se encuentra disponible en el bus de la placa madre del módulo (interfaz 10+2). El módulo cumple también la función de acoplador y transmite el flujo de datos de medición a otros módulos de interfaz de par conectados.

Fig. 1: Tecnología de medición de par: acoplamiento de distintas redes

Los valores entrantes de par y velocidad de giro pueden escalarse, filtrarse, configurarse y parametrizarse en los módulos de interfaz, individualmente y sin que se produzca reacción. Esta configuración resulta útil, por ejemplo, cuando se necesita poner a disposición de distintas redes los valores medidos por un transductor de par de forma completamente independiente; por ejemplo, en términos de control y automatización.

De este modo, los valores de medición pueden adaptarse de forma óptima e independiente a la tarea de medición concreta (control o automatización, por ejemplo). Esta configuración es una condición previa para el futuro funcionamiento combinado de distintas redes de Ethernet industrial con un transductor de par. En el futuro, esta configuración hará posible que un transductor de par funcione simultáneamente en una red EtherCAT y otra PROFINET, garantizando una comunicación en tiempo real entre ambas redes. Por su parte, la funcionalidad de intercomunicación recientemente integrada (también llamada comunicación "TIM-to-TIM") abre la puerta a nuevas cotas de flexibilidad.

Para no echar nada de menos, se utiliza un servidor web integrado para la parametrización de los módulos de interfaz EtherCAT, lo cual elimina la necesidad de instalar software adicional. Por tanto, el módulo TIM-EC se puede conectar, parametrizar, comprobar y analizar desde un PC estándar con una tarjeta de Ethernet. Cada módulo se configura de forma independiente a través de la interfaz Ethernet integrada. Todos los módulos se preconfiguran como "master" de fábrica (o cuando funcionan como dispositivos individuales). Los módulos de interfaz requieren una configuración a través del servidor web integrado para habilitar el modo de intercomunicación y asignar la funcionalidad correspondiente. 

Fig. 2: Parametrización en el servidor web

Detalles sobre los modos de configuración

Modo Master >>>>>> Predeterminado

  1. Modo Super-Master  >>>>>>> Intercomunicación
  2. Modo Slave  >>>>>>>> Intercomunicación

El módulo de interfaz que lleva conectado el transductor de par debe configurarse como "Super-Master" (acoplador) y el módulo sin transductor como "Slave".

El Super-Master (acoplador) manipula los datos de la configuración y pone a disposición de otros dispositivos el flujo de datos de medición en el bus de la placa madre (bus 10+2). Por otro lado, solo la estación que está configurada como Super-Master tiene acceso completo al transductor de par conectado. Eso significa, por ejemplo, que el Super-Master es el único que puede activar una señal de shunt.

El Slave escucha el flujo de datos de comunicación entre el sensor de par y el Super-Master (acoplador). En la configuración, se comporta como un "oyente" virtual.

Conclusiones

El módulo de interfaz de par TIM-EC es un sistema extraordinariamente potente que hace posible la integración de señales altamente dinámicas de par y de velocidad de giro en una estructura de red potente y coherente. La nueva funcionalidad de intercomunicación y el acoplamiento de distintas redes, como EtherCAT, crea una nueva cota de referencia en cuanto a flexibilidad para la tecnología de medición de par. Esta flexibilidad es aún mayor si tenemos en cuenta la futura posibilidad de acoplar entre sí diferentes soluciones de Ethernet industrial, como redes EtherCAT y Profinet. 

Además de los datos de proceso, se pone a disposición de los usuarios una completa información de diagnóstico de forma predeterminada. Si se utiliza un hardware de tiempo real adecuado, TIM-EC admite tiempos de ciclo de bus ≤ 20 kHz y, al mismo tiempo, minimiza la latencia de los mensajes. En definitiva, se trata de un sistema que ofrece la dinámica necesaria para crear aplicaciones de simulación de ciclos de transmisión y carga altamente dinámicos. Por último, el servidor web integrado facilita notablemente el manejo y la parametrización, y elimina la necesidad de instalar software adicional.

EtherCAT y la medición de par

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