6. Controlador del Motor

Transcripción

1 6. Controlador del Motor 82

2 6.1 Introducción: El controlador es el dispositivo encargado de controlar el motor, dependiendo de las señales que le llegan a través del programador de mano y las señales provenientes del propio motor, así como de las señales activadas en un circuito. Según las señales que recibe toma la decisión adecuada para controlar el motor variando la corriente que le manda a éste. 6.2 Sigmadrive AC Traction SK Existen tres controladores con medidas diferentes. En nuestro caso, el controlador es el Small Frame. En la ilustración 48 se muestran sus dimensiones [17]: Ilustración 6.1: Medidas del controlador Sigmadrive. 83

3 6.2.1 Conexión de cables: Las conexiones del controlador se pueden dividir en dos tipos diferentes: Las conexiones de corriente, que es por donde circularán grandes intensidades encargadas de girar el motor y que provienen de la alimentación del bus de corriente. M1, M2 y M3 son las conexiones del motor. B+ y B- son las conexiones con el bus de corriente. Las conexiones de señal, que son las encargadas de controlar el giro del motor. A : es la conexión del circuito impreso. B : es la conexión con el programador de mano. C : es la conexión con las señales del motor. El controlador toma la decisión de la corriente que tiene que mandar al motor para controlarlo a partir de las señales que le llegan a través de A (según las señales que tenga activadas mediante los interruptores), B (según la señal que quiera mandar a través del mando, como por ejemplo un escalón, una rampa, etc.) y C (que es la señal que le llega del motor del estado en el que se encuentra, como la velocidad, etc.). Ilustración 6.2: Controlador. En la ilustración 6.2 podemos ver una imagen del controlador. 84

4 Ilustración 6.3: Conexiones del controlador Sigmadrive. 85

5 En la ilustración 6.3 se observan las conexiones del motor y del bus de corriente resaltadas en rojo, mientras que los pins de señales están en verde. También se puede apreciar el circuito, del que se tratará más adelante. Se pueden instalar un potenciómetro y un termistor (si el motor lo incluye) como se muestra en la ilustración 6.4: Ilustración 6.4: Conexiones del potenciómetro y del termistor. Las conexiones de control son: A - 16 way : Conector de la interfaz del vehículo. B - 8way: Conector de comunicaciones. C - 6 way : Conector de Feedback ( realimentación) del motor. 86

6 Conector A: Interfaz del vehículo. Las señales le provienen del circuito impreso. Pin 1- Interruptor Adelante: Este interruptor tiene que estar cerrado en combinación con el acelerador para poder mandar la señal de andar hacia adelante al motor. Pin 2- Interruptor Marcha Atrás: Este interruptor tiene que estar cerrado en combinación con el acelerador para poder mandar la señal de marcha atrás al motor. Pin 3- Pedal: La función de esta entrada está fijada por el parámetro programable 3.8 (Tipo de pista seleccionada). Si se establece en paseo, el pedal del acelerador tiene que estar conectado a este pin y el interruptor cerrado. Si se establece en andar, el pedal del vehículo tendría que conectarse a este pin. Cuando el interruptor del pedal del vehículo se cierra, el coche andará en dirección opuesta durante 1,5 s. Pin 4- Seat/Tiller : La función de esta entrada es proporcionar un interruptor de seguridad general. Debe estar cerrado para que funcione el motor. Pin 5- Límite de velocidad 1/ Marcha lenta: La función de esta entrada es fijada por el parámetro programable 3.5 Conector A, Pin 5 y 6. Si se establece en límite de velocidad 1, esta entrada se puede utilizar para limitar la velocidad del vehículo a un valor fijado por el parámetro programable 1.6 (Límite de velocidad 1). El límite de velocidad se producirá cuando el interruptor está abierto. Si se establece en marcha lenta, esta entrada se utiliza para que el vehículo avance poco a poco. La marcha lenta se produce cuando el interruptor está cerrado. La funcionalidad exacta de la marcha lenta es fijada por los parámetros programables 1.6 (de velocidad de marcha lenta) y 1,7 (tiempo de marcha lenta). Pin 6- Límite de velocidad 2/ Marcha atrás lenta: La función de esta entrada es fijada por el parámetro programable 3.5 Conector A Pin 5 y 6. Si se establece en límite de velocidad 2, esta entrada se puede utilizar para limitar la velocidad del vehículo a un valor fijado por el parámetro programable 1.7 (límite de velocidad 2). El límite de velocidad se producirá cuando el interruptor está abierto. 87

7 Si se establece en marcha lenta, esta entrada se utiliza para mover lentamente el vehículo en la dirección contraria. La marcha lenta se producirá cuando el interruptor está cerrado. La funcionalidad exacta de la marcha lenta es fijada por los parámetros programables 1.6 (de velocidad de marcha lenta) y 1,7 (tiempo de marcha lenta). Pin 7- Límite de velocidad 3/ Freno de mano: Esta entrada está pensada principalmente para ser utilizada con un interruptor de freno de mano, sin embargo, su función se puede ajustar por la programación en el parámetro 3.6 del conector A Pin 7. Si se establece en límite de velocidad 3, esta entrada se puede utilizar para limitar la velocidad del vehículo a un valor fijado por el parámetro programable 1,8 (el límite de velocidad 3). El límite de velocidad se producirá cuando el interruptor está abierto. Si se establece en freno de mano, esta entrada debe estar conectada al interruptor de freno de mano del vehículo. Cuando el interruptor está cerrado, es decir, el freno de mano está activado, la velocidad del vehículo será fijada por el parámetro programable 1.8 (Límite de velocidad 3). Pin 8- Acelerador/Freno: Esta es una entrada analógica que aceptará un potenciómetro 5kL de 2 conexiones o de 0 V a una señal de tensión de 5V. La función de esta entrada es fijada por el parámetro programable 3.14 (entradas analógicas). Si se fija en 0, la entrada debería de estar conectada al acelerador. Si se fija en 1, la entrada debería de estar conectada al freno. Cuando se establece en 0, el rango activo de la entrada del acelerador está definido por los parámetros programables 1.21 (tensión de acelerador 0%) y 1.22 (tensión del acelerador 100%). El parámetro anterior establece el voltaje que se refiere a no acelerar (acelerar 0%), mientras que el último parámetro establece el voltaje que se refiere al 100% de aceleración. Cuando se establece en 1, el rango activo de la entrada del pedal de freno está definida por los parámetros programables 1.23 (0% de tensión del vástago) y 1,24 (100% de tensión del vástago). El parámetro anterior establece el voltaje que se refiere a que no había demanda de frenado desde el pedal de freno, mientras que el último parámetro establece el voltaje que se refiere a la demanda del 100% de frenado. 88

8 Si se utiliza un pedal de freno en lugar de un dispositivo analógico, el interruptor debe conectarse a esta entrada a fin de efectuar un frenado. Pin 9- Acelerador/Freno: Esta es una entrada analógica que aceptará un potenciómetro 5kL de 3 conexiones o de 0 V a una señal de tensión de 5V. La función de esta entrada es fijada por el parámetro programable 3.14 (entradas analógicas). Si se fija en 0, la entrada debería de estar conectada al freno. Si se fija en 1, la entrada debería de estar conectada al acelerador. Cuando se establece en 0, el rango activo de la entrada de pedal de freno está definida por los parámetros programables 1.23 (0% de tensión de vástago) y 1.24 (100% de tensión de vástago). El primer parámetro indica que no se está frenando, mientras que el último, indicará que se está frenando al 100%. Si se utiliza un pedal de freno en lugar de un dispositivo analógico, el interruptor debe conectarse a esta entrada. Cuando se establece en 1, el rango activo de la entrada del acelerador está definida por los parámetros programables 1.21 (0% de tensión en el acelerador) y 1.22 (100% de tensión en el acelerador). El primer parámetro indica que no se demanda aceleración, mientras que el último indica que se demanda el 100% de aceleración. Pin 10- Llave: Esta entrada debe estar conectada a la parte de conmutación de la llave. El otro lado de la llave debe estar conectado a la alimentación positiva de la batería. Se debe de conectar un fusible entre la batería y la llave, lo más cerca a ésta. Pin 11- Contactor de alimentación de las bobinas: Esta salida es el positivo de alimentación a los contactores del vehículo. El nivel de tensión de esta fuente se corresponde con la de la batería. El suministro de corriente máxima de este pin es de 3A. Pin 12- Contactor de línea: Este pin se debe conectar al polo negativo de la bobina del contactor de línea. El controlador Sigmadrive controlará la línea según sea 89

9 necesario. La intensidad máxima para esta conexión es de 3A y está totalmente protegido para su uso con cargas inductivas. Pin 13-Contactor de freno eléctrico: Este pin se debe conectar al polo negativo de la bobina del contactor de frenado. El controlador Sigmadrive controlará el frenado según sea necesario. La intensidad máxima para esta conexión es de 3A y está totalmente protegido para su uso con cargas inductivas. Pin 14- Contactor de potencia de conducción: Este pin se debe conectar a la parte negativa de la bobina del contactor de potencia de conducción. El controlador Sigmadrive controlará la alimentación del contactor cuando sea necesario. La intensidad máxima para esta conexión es de 3A y está totalmente protegido para su uso con cargas inductivas. Pin 15- Fuente de +12V: Abastece de +12 V. La corriente máxima para este pin es de 20 ma. Pin 16-Fuente de potenciómetro de +5V: Una fuente de 5kΩ para el potenciómetro del freno o del acelerador conectado al pin 9 y al led remoto conectado en el pin 2 del conector C (si existe). 90

10 Conector B: Comunicaciones. Pin 1: No se usa. Pin 2: No se usa. Pin 3-Modo de programación flash (+12V): Para usar con el programador flash. Pin 4- Programador flash I/O: Para usar con el programador flash. Pin 5- CAN L: Línea de comunicaciones de baja conectada al controlador, a una pantalla u otros dispositivos. Pin 6- CAN H: Línea de comunicaciones de alta conectada al controlador, a una pantalla u otros dispositivos. Pin 7- Fuente de +12V: Fuente de +12 V. La intensidad máxima para este pin es de 20 ma. Pin 8-0V: Fuente de 0V para el programador o para la pantalla. 91

11 Conector C: Realimentación del motor. Pin 1- Codificador de velocidad: Conectar a la señal de velocidad del encoder del motor. Pin 2- Led remoto: Esta salida debe conectarse a un led externo (indicador de fallo) en el pin 16 del conector A. Si se detecta un fallo, dicho led debe indicarlo mediante un código visual (igual que el led del controlador). Pin 3: No se usa. Pin 4- Termistor o potenciómetro de dirección: La función de esta entrada está fijada por el parámetro programable 3.15 (simple/doble selección del motor), en el menú del Set-up del controlador. Si se establece en 0 (la temperatura del motor), entonces esta entrada se puede conectar a un termistor externo, generalmente en el motor, que se puede utilizar para reducir la corriente de salida del regulador con respecto a la temperatura. El tipo de termistor está fijado por el parámetro 3.13 (tipo de sensor de temperatura del motor). Una vez que el tipo de sensor correcto se ha establecido el parámetro 4.1 (reducción de temperatura del motor), se puede utilizar para ajustar la temperatura a la que la corriente comenzará a doblar su valor. Si se establece en 1 (izquierda en Motor Dual) o 2 (derecha en Motor Dual), entonces esta entrada se puede conectar a un potenciómetro de 3 hilos 5kL que mide el ángulo de giro del vehículo. El potenciómetro debe estar conectado a una fuente de 5V (podría ser el pin 16 del conector A). Pin 5- Fuente de +12V: Fuente de 12V y una corriente máxima de 20mA. Puede usarse como fuente del encoder del motor. Pin 6-0V: Punto de conexión a 0V para el encoder de velocidad y el encoder del motor. 92

12 6.3 Programador de mano: El programador de mano es el elemento con el que podemos mandar las señales que queremos al controlador para que éste ajuste el motor a los parámetros enviados. El programador presenta una pantalla en la que se puede visualizar un menú con las opciones disponibles, así como unos botones con los que poder movernos a través del menú y para hacer la selección del parámetro deseado. En la ilustración 6.5 se muestra la imagen de nuestro programador de mano: Ilustración 6.5: Programador de mano. El programador trae un selector de modo (véase ilustración 6.6), en el que según su posición, se puede usar para programar la acción deseada o para actualizar el software. Ilustración 6.6: Selector de modo del programador de mano. 93

13 6.3.1 Ajustes: El menú ajustes del programador (1. Adjustments) contiene los parámetros mostrados en la siguiente tabla. Cada parámetro tiene un único número de referencia 1.x. También aparece el rango de medida del parámetro [17]. Tabla 6.1: Parámetros del menú ajustes del programador. Para obtener una descripción detallada de cada parámetro de ajuste, mirar el manual en las páginas En el anejo se adjuntan dichas páginas [17]. 94

14 6.3.2 Códigos de errores: Cuando el controlador detecta un error, el usuario puede identificarlo por varias vías distintas. El led del controlador parpadeará y el número de veces que parpadee indicará la secuencia. El led externo también parpadeará de forma sincronizada con el del controlador. Otra forma de detectar el error es a través del programador de mano, en el que se indicará el código del error precedido por una F. Un ejemplo se puede ver en la ilustración 6.7: Ilustración 6.7: Detección del error a través del programador de mano. Si dispusiéramos de un Sigmagauge, podríamos visualizar el error mediante un icono. Los códigos de errores se muestran en las ilustraciones 6.8, 6.9 y 6.10 [17]: Ilustración 6.8: Códigos de errores 1. 95

15 Ilustración 6.9: Códigos de errores 2. Ilustración 6.10: Códigos de errores 3. 96

16 6.3.3 Estado: Se puede leer el valor de algunas variables a través del menú del programador, para así poder tomar decisiones. Algunas funciones adicionales se pueden visualizar usando los botones y. Las funciones 2.9 Motor Demand y la 2.10 Motor %on también disponen de más información. En la ilustración 6.11 se muestra una tabla con la información adicional que se puede obtener [17]. Ilustración 6.11: Parámetros que se pueden visualizar. 97

17 Es posible leer otros valores de la variable 2.9 Motor Demand cambiando %on en la pantalla por uno de los siguientes códigos: Ilustración 6.12: Códigos para la variable 2.9 Motor Demand. También se puede obtener más información de la variable 2.10 Motor %on cambiando %on por uno de los códigos siguientes: Ilustración 6.13: Códigos para la variable 2.10 Motor %on. 98

18 6.3.4 Pruebas: El menú de programación de pruebas permite una lectura instantánea de las entradas y salidas del controlador. Esto es muy útil cuando se realiza un trabajo de diagnóstico. La siguiente tabla muestra los detalles de las entradas y salidas necesarias para probar cada función [17]: Tabla 6.2: Tabla con las entradas y salidas que se pueden probar. 99

19 6.3.5 Set-up del controlador: El menú Controler Set-up del programador Sigmadrive (3. Controler Set-up ), contiene los parámetros que se muestran en la tabla de abajo (ver tabla 6.3). Cada parámetro tiene un número de referencia único, 3.x, como se muestra en la columna de la izquierda. La columna de la derecha muestra el nombre del parámetro tal como aparece en la pantalla del programador [17]. Tabla 6.3: Menú del programador. Para obtener más información de los distintos parámetros de set-up del controlador mirar las páginas 46 a 49 del manual. Dichas páginas se adjuntan en el anejo [17]. 100

20 6.4 Circuito Impreso: El circuito impreso es el encargado de mandar señales de control al controlador del motor. Según las señales (interruptores) activadas, el controlador tomará la decisión de cómo debe actuar. El circuito impreso está realizado en el taller de electrónica de la Escuela de Ingenieros, y ha sido realizado por mi compañero Óscar Jesús Torrejón Yuste. En las ilustraciones 6.14 y 6.15 se pueden ver sendas imágenes del circuito impreso. Ilustración 6.14: Circuito impreso. Ilustración 6.15: Parte trasera del circuito impreso. 101

21 En la ilustración 6.16 se pueden observar las partes principales que conforman el circuito impreso: Interruptor de estado. Conexiones a la batería Interruptores de selección de señal Salidas para el conector A Ilustración 6.16: Partes principales del circuito. En la placa impresa nos encontramos principalmente con las conexiones a la batería (B+ y B- ), el interruptor de estado (Keyswitch), los interruptores de selección de señal y las salidas para el conector A. También observamos un fusible que protege el circuito, un led indicador de fallos y los dos potenciómetros. El led indicará mediante una secuencia de destellos un código numérico, con el que podremos diferenciar a qué error se refiere dicho led, además, esta secuencia la ejecuta de forma síncrona con el led que lleva incorporado el controlador. 102

22 El esquema del circuito impreso realizado es el siguiente: Ilustración 6.17: Esquema del circuito realizado. 103

23 6.5 Ensayos del sistema Controlador-Motor: El último ensayo que he intentado realizar ha sido la prueba del conjunto controlador-motor. Algunas imágenes del conjunto se muestran en las ilustraciones 6.18 y 6.19: Ilustración 16.18: Montaje del sistema Controlador-Motor 1. Ilustración 6.19: Montaje del sistema Controlador-Motor

24 En la ilustración 6.20 se muestra un primer plano del montaje de todos los componentes necesarios para la realización de la prueba del conjunto Controlador-Motor: Ilustración 6.20: Conexiones para la prueba del motor. Una vez se instaló y conectó todos los componentes, se probó el conjunto, pero desafortunadamente el programador de mano no funciona. Después de varias semanas buscando el origen del error y después del estudio detenido del manual varias veces y contacto tanto con la empresa encargada de la fabricación del controlador y del programador de mano (PGDT), así como con la empresa encargada de su distribución en España y a la cual se le compraron dichos elementos y además de haberle hecho algunas pruebas a la tarjeta impresa, se consideró que el error está en el programador de mano, y el error consiste en que éste no reconoce al controlador. Al contactar con el técnico de PGDT, nos comunica que existen dos opciones: O falla una de las conexiones (Conector B), especialmente los pines 5 y 6. O el controlador tiene algún fallo o parte dañada, con lo cual, habría que mandarlo a PGDT para que lo arreglaran. 105

25 Como las conexiones aparentemente están bien, y se le ha dedicado mucho tiempo al conexionado se decide dejar en este punto la prueba ante la posibilidad de que el controlador de mano tenga un problema de fábrica. Me hubiera gustado poder realizar esta última prueba y ver el motor girando según los parámetros que yo le indicara, pero tras todo este tiempo sin encontrar la solución, y ante la idea de que el controlador esté mal y haya que mandarlo a Inglaterra, me resigno a acabar aquí mi proyecto fin de carrera. 106