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Cómo funciona una PCB en un actuador eléctrico industrial

Aquí encontrará información acerca de las tarjetas de circuito impreso (PCB) y sus funcionalidades con relación al rendimiento de un actuador eléctrico lineal LINAK^® Descubra todo lo necesario sobre las PCB con controladores integrados y comunicación BUS, así como las características que tienen en común.

Descubra cómo se controla el posicionamiento y el arranque y parada suaves de un actuador. Cómo la medición de la corriente y la temperatura puede proteger al actuador y la maquinaria industrial en la que va montado. Obtenga más información acerca de la protección EMC (compatibilidad electromagnética) y la funcionalidad básica de un puente H. Nuestro experto, Hunter Stephenson, explica los puntos esenciales en este vídeo.

¿Cuál es la funcionalidad básica de un puente H?

El control de un actuador se basa en un controlador integrado o puente en H, que cambia la polaridad del voltaje al motor de CC. Aquí puede beneficiarse de la conmutación de baja corriente, ya que una señal digital alta de solo unos pocos mA hará que el actuador funcione.

El puente H integrado abre una variedad de opciones de control desde la PCB, como la velocidad y la rampa.

Este es el puente H y, en el centro, la conexión de alimentación a los terminales positivo y negativo del motor. Cuatro interruptores, en este caso transistores, están conectados a la alimentación eléctrica en la parte superior e inferior del puente H. Estos transistores sustituyen la funcionalidad de los relés mecánicos. El puente H controla los movimientos de entrada y salida de un actuador de una manera bastante sencilla. Cuando hay potencia en dos de los transistores, deben activarse para hacer que la corriente fluya diagonalmente (pasando por la conexión del motor), haciendo que el motor funcione en una dirección. Para cambiar las direcciones, el flujo de corriente debe cambiarse desactivando los dos transistores activados previamente y activando los otros dos.

Representación de un puente H con los interruptores 1 y 4 cerrados

Si cierra los interruptores 1 y 4, tendrá conectado el positivo al lado izquierdo del motor y el negativo al otro lado, y el motor comenzará a girar en una dirección.

Representación de un puente H con los interruptores 2 y 3 cerrados

Si en su lugar cierra los interruptores 2 y 3, tendrá conectado el positivo al lado derecho y el negativo al lado izquierdo, y el motor girará en la dirección opuesta.

¿Cómo puede garantizar un posicionamiento preciso del actuador?

Una de las cosas más importantes que hay que saber acerca de un actuador es su posición. La posición física de un actuador lineal controlado por una PCB se basa en los sensores de efecto Hall, los cuales cuentan la cantidad de pulsos por cada revolución del eje.

Tradicionalmente, se montaban interruptores eléctricos en cada extremo del husillo que calibraban el sistema de posicionamiento cada vez que se alcanzaba un tope final físico. Para garantizar una respuesta fiable de la posición del actuador, era necesario que al menos uno de estos interruptores de final de carrera se activara regularmente. De lo contrario, la respuesta de la posición podría derivar con el tiempo debido a que se pasan por alto los impulsos Hall del encoder, principalmente cuando está apagado.

Debido a esta limitación, una aplicación en la que el actuador no hiciera uso de la carrera completa podría provocar con el tiempo una respuesta de la posición inexacta.

Un nuevo principio de inicialización, desarrollado por LINAK^®, ha cambiado la forma en que se puede inicializar el movimiento lineal. Aprovecha la ventaja de un pequeño imán montado en la tuerca del husillo, que se mueve más allá de dos sensores Hall en la PCB del actuador al principio de la longitud de carrera en lo que llamamos el punto «cero». Los sensores reaccionan cuando el imán de la tuerca del husillo pasa, creando así dos señales Hall. El microprocesador comprueba la intersección de los dos campos magnéticos y utiliza la intersección como punto de referencia para la inicialización.

¿Qué características de la PCB ayudan a proteger la maquinaria?

Una cierta cantidad de funciones de la PCB ayudan a proteger la maquinaria cuando esta funciona con un actuador industrial LINAK^®. Una señal de pulso garantiza el funcionamiento correcto del sistema electrónico, a la vez que la función de arranque suave/parada suave reduce la tensión mecánica en la maquinaria y en el actuador. Esta función está controlada por el incremento de una señal del control del motor de PWM y funciona de la misma manera como si gradualmente fuera soltando el embrague de su vehículo.

Medir la corriente y la temperatura protege el sistema electrónico de la PCB y ayuda a garantizar el fiable rendimiento del actuador. Un microcontrolador mide la corriente que fluye a través del puente H, y apaga el suministro de alimentación si la corriente excede el nivel predefinido. Los sensores supervisan tanto la temperatura del puente H como la temperatura ambiente en el interior del alojamiento del actuador, y detienen el funcionamiento antes de que la temperatura suba excesivamente y alcance niveles peligrosos.

Respecto a la protección CEM, la PCB del actuador dispone de una funcionalidad de descarga y una protección de la polaridad. El nivel de descarga para los actuadores industriales LINAK está predefinido a 45 voltios. Si el pico de tensión supera este nivel, la PCB se apagará. La protección de la polaridad garantiza que el actuador no sufra daños en caso de que los cables del suministro de alimentación estuvieran incorrectamente conectados.

¿Sabía usted que...?

El actuador con controlador integrado reduce el número de componentes externos y la necesidad de disponer de un proveedor externo de componentes electrónicos. También ofrece una amplia gama de interfaces fáciles de usar para su proceso de diseño e integración, incluso en sistemas complejos.

Las interfaces integradas le llevan más rápido al proceso de diseño del movimiento del actuador, y es más fácil desatar todo su potencial especificando algo más que un simple movimiento lineal. Tanto si sus requisitos de aplicación son básicos como avanzados, optar por un actuador con controlador integrado IC™ es simplemente un movimiento inteligente.