ES2303415B2 - Banco de ensayos automatizado para ensayos de rutina segun dc 73/23/cee. - Google Patents
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Abstract
Banco de ensayos automatizado para ensayos de
rutina según DC 73/23/CEE.
El sistema completo consta de un rack de equipos
y de un sistema mecánico además del software específico de gestión
del sistema. El sistema permite realizar los ensayos siguientes:
continuidad de la tierra de protección, rigidez dieléctrica,
resistencia del aislamiento, corriente de fuga a tierra y descarga
del primario. El sistema controla automáticamente la
instrumentación de medida mediante un PC. Los resultados de la
prueba se evalúan y se generan informes que mediante una red C.I.M
se envían para un análisis estadístico y seguimiento del producto.
Un chasis Eurocard incluye las tarjetas electrónicas de
personalización de cada ensayo y el correspondiente sistema de
conmutación automática entre ellas. El sistema mecánico se basa en
el principio de paredes móviles y matriz de puntas de prueba para
medida de continuidad de tierra y medida de rigidez
dieléctrica/resistencia de aislamiento.
Description
Banco de ensayos automatizado para ensayos de
rutina según DC 73/23/CEE.
La presente invención se enmarca dentro de los
dispositivos para evaluación técnica de equipos electrotécnicos, en
particular con el objetivo de facilitar la aplicación de la
directiva DC 73/23/CEE.
La presente invención se refiere a un banco de
ensayos automatizado para ensayos de rutina según DC 73/23/CEE.
La Directiva Europea 73/23/CEE obliga a los
fabricantes de equipos electrotécnicos a tomar todas las medidas
necesarias para garantizar el grado de seguridad que dicha directiva
establece para toda su producción. Y una de las medidas más
aceptadas y aplicadas es la comprobación en fábrica de algunos
parámetros críticos de la seguridad de los equipos para garantizar
así, además de que el prototipo haya pasado todos los ensayos que le
correspondan, que los procesos de fabricación no han sufrido
ninguna deriva que pueda volver peligrosas algunas unidades
fabricadas cuando lleguen al usuario final. Se hace necesario, por
tanto, disponer de bancos de ensayo en las cadenas de producción
que permitan hacer esas comprobaciones (ensayos de rutina) de una
forma rápida y eficaz. Además, la particularización de la Directiva
a cada tipo de equipo se suele hacer a través de las normas europeas
armonizadas correspondientes, que establecen las diferencias
necesarias según la capacidad, finalidad y uso del equipo bajo
prueba.
Existen otros equipos para pruebas eléctricas de
fabricación. A la hora de comparar el banco de ensayo de la
invención con lo disponible en el estado de la técnica, se hará
referencia tanto al resumen como a la descripción realizada en
mayor detalle posteriormente. Los equipos específicos de medida
controlados por ordenador incluidos en el rack de equipos pueden ser
sustituidos por alguna de las muchas opciones de equipos
comerciales que se pueden encontrar, sin que esto sea relevante
para el resto del sistema.
Respecto a las tarjetas electrónicas de
personalización de cada ensayo y el correspondiente sistema de
conmutación automática se ha considerado necesario un diseño propio
por la particularidad de este sistema, aunque existen dispositivos
comerciales que pueden realizar parcialmente algunas de estas
funciones como las matrices de conmutación de 8 ó 16 puertos
diseñadas para alta tensión o alta intensidad, como se requiere en
estas pruebas. Por otro lado, la personalización de los circuitos
de ensayo a los distintos tipos de equipos es solucionada por los
fabricantes cambiando la configuración interna del equipo de medida
lo que da lugar a distintas variantes de un mismo equipo o a
equipos con posibilidad de tarjetas internas para distintas
configuraciones.
Respecto al sistema mecánico lo más cercano a la
invención son las conocidas matrices de contactos de los sistemas
de pruebas de tarjetas electrónicas. De forma genérica estos
circuitos se llaman "in-circuit tester" y,
mediante una matriz de contactos previamente configurada para una
tarjeta electrónica determinada, proporciona los contactos
eléctricos necesarios en un plano sobre el que se coloca la
tarjeta. Geométricamente es un problema más simple que el
tridimensional que aquí se ha resuelto, y también eléctricamente, ya
que esos contactos no necesitan las altas intensidades o tensiones
necesarias en ensayos de seguridad eléctrica.
Son varios los problemas técnicos que se superan
con la invención:
- -
- El circuito de medida normalizado para la medida de las corrientes de fuga, debe ser de forma que permita fácilmente la adaptación del sistema a los requisitos particulares de cada norma. Si bien esta idea ya se ha aplicado con anterioridad, las tarjetas incluibles en la presente invención solventan este problema de forma personalizada.
- -
- Es necesario que el sistema sea capaz de realizar los ensayos en distintos puntos de prueba, conmutando de un punto a otro de forma automática. Para ello se requiere de un sistema mecánico amoldable, configurable y flexible, que soporte las altas tensiones o intensidades que se pueden exigir en los diferentes ensayos, al igual que un sistema de conmutación entre los distintos puntos y equipos de medida.
- -
- El sistema desarrollado debe controlar automáticamente todas las pruebas del protocolo según las normativas de seguridad eléctrica, siendo configurables los parámetros de cada uno de los ensayos. Aunque existen sistemas automatizables para algunas pruebas, ninguno desarrolla todas las funciones de las que es capaz la presente invención.
- -
- El sistema debe controlar automáticamente la instrumentación de medida, evaluando el resultado de la prueba, generando de forma automática los informes de resultados y almacenando los datos. También en este caso existen sistemas automatizables, pero sus potencialidades son inferiores a las mostradas por la presente invención.
Respecto a las tarjetas de personalización por
norma armonizada (esto es, por tipo de equipo), éstas están
diseñadas para encajar exactamente en este sistema, ya que los
circuitos están definidos por esas normas. Algo parecido podemos
decir de la matriz de conmutación, ya que existen versiones
comerciales, aunque no se ajustan exactamente a las necesidades de
este sistema.
Con el sistema mecánico se consigue que, en una
línea de producción, baste colocar el equipo bajo pruebas sobre el
dispositivo mecánico y alimentarlo a través del conector del
sistema, para que se realicen todos los ensayos de rutina de forma
automática y sobre un amplio conjunto de puntos de medida. El
sistema permite puntos de medida en tres dimensiones. En cualquier
otro sistema, si se desea verificar la continuidad de la puesta a
tierra de protección (en equipos de clase 1), hasta ahora había que
establecer el contacto de prueba en los distintos puntos de medida
(tornillos o partes metálicas de la envolvente) de forma manual.
También hasta ahora la corriente de fugas en equipos clase 2 (sin
tierra de protección), no se medía en línea de producción por la
componente de mano de obra que necesitaba. Otro tanto podríamos
decir de los demás ensayos, que en producción tendían a reducirse a
rigidez dieléctrica entre fase y tierra y corriente de fugas en
equipos de clase 1, ya que esas dos medidas sí pueden hacerse de
forma automática con los equipos existentes sin más contactos que
la clavija de alimentación. Lo más relevante por tanto del banco de
ensayos de la invención es el sistema mecánico incluyendo la
estructura y las puntas de prueba, especialmente diseñadas para los
fuertes requisitos eléctricos que se le requieren en estos
ensayos.
El presente banco de ensayos consta de un rack
de equipos, de un sistema mecánico, y de un software específico de
gestión del sistema.
El rack de equipos permite integrar todos los
equipos que componen el sistema en un solo chasis mediante
elementos de fijación apropiados. El rack incluye un PC estándar con
un panel base diseñado para su instalación en un chasis industrial
y cuya misión es controlar la instrumentación, tanto para
configurar y lanzar medidas como para adquirir datos, mediante los
buses de comunicaciones correspondientes, así como controlar el
estado de los relés, generar informes de medidas y enviarlos a CIM.
Dicho PC puede estar equipado y controlar distintas tarjetas y
equipos, tales como tarjetas de multímetro, osciloscopio y
entrada/salida, un medidor de rigidez dieléctrica, un megómetro, un
milióhmetro, tarjetas electrónicas de conmutación y encaminamiento
(matriz de conmutación), que permiten la automatización secuencial
de los distintos ensayos aislando en cada caso los circuitos que no
actúan y conectando los que sí actúan en cada momento, tanto con
los equipos y tarjetas de ensayo como con el sistema mecánico;
tarjetas electrónicas de personalización para los ensayos a aquellos
equipos bajo prueba cuyas correspondientes normas armonizadas según
la DC 73/23/CEE lo requieran, que reproducen circuitos básicos
publicados en esas normas, añadiéndoles las adaptaciones :
necesarias para su incorporación a este sistema. Todos los equipos
de medida podrían ser controlados por el ordenador vía bus IEEE
488.
Los ensayos que debe realizar el sistema
requieren de un analizador de seguridad eléctrica. Dentro del rack
de equipos se encuentra instalado un chasis capaz de albergar
tarjetas del tipo Eurocard. El rack de equipos incluye también un
transformador de aislamiento que se encarga de aislar de la red
eléctrica el equipo bajo pruebas (o E.B.P.) para evitar que salte el
diferencial de la instalación durante la realización del ensayo de
medida de corrientes de
fuga.
fuga.
Los equipos específicos de medida controlados
por ordenador incluidos en el rack de equipos pueden ser
sustituidos por alguna de las muchas opciones de equipos comerciales
que se pueden encontrar, sin que esto sea relevante para el resto
del sistema.
Por su parte, el sistema mecánico es exterior al
rack de equipos, aunque se conecta eléctricamente con éste y es
controlado por el ordenador. El sistema mecánico es modificable y
se basa en el principio de paredes móviles y matriz de puntas de
prueba, de forma que facilite la adaptación a las formas posibles
de los equipos bajo pruebas para permitir realizar directamente las
medidas que los sistemas actuales limitan y obligan a la
intervención del hombre. Dicho sistema mecánico incluiría unos
paneles en los que se podrían insertar diversas puntas de prueba,
que tiene la misión de realizar contacto con los puntos de la
envolvente del E.B.P. de manera conductora permitiendo realizar los
ensayos en los puntos de interés. Estas puntas tienen una parte
rígida (cápsula) que permite su fijación en el panel, por ejemplo
con sistema de tuerca, y una punta desplazable por empuje, con un
muelle recuperador dentro de la cápsula, que será la que haga
contacto eléctrico con el punto deseado del equipo bajo prueba. La
punta móvil es la que está conectada con el conductor eléctrico que
sale de la parte posterior de la cápsula y conecta con la matriz de
conmutación del armario de control, que será quien active o
desactive en cada momento la punta de prueba y, en su caso, le
suministre la señal eléctrica adecuada para el ensayo.
El software del sistema completo está
encapsulado, de forma que el objetivo final es que el usuario del
sistema interactúe con el mismo a través de la interfaz de
usuario.
A continuación se enumeran los componentes
esquematizados en las figuras, haciendo referencia a componentes
concretos incluidos en un modo de realización preferida.
Figura 1. Diagrama de bloques del dispositivo
según la invención.
Figura 2. Esquema representativo del sistema
mecánico del dispositivo según la invención.
Figura 3. Esquema representativo de las puntas
de prueba del dispositivo según la invención.
Para mejor comprensión de las ventajas del banco
de ensayo de la invención se procede a una descripción en mayor
detalle de la invención, en especial de un modo de realización
preferido de la misma.
Los elementos del sistema se incluyen en un rack
de equipos (1), permitiendo integrar todos los equipos que componen
el sistema en un solo chasis. En una realización preferida, la
altura de dicho rack es de 33 U. Puede estar provisto de paneles
laterales desmontables y de una puerta trasera con cerradura para
acceso al panel trasero de interconexión, donde se dispone de una
fuente de alimentación auxiliar, diversas bornas, relés y otros
elementos del sistema. El rack puede estar provisto de cuatro
ruedas dobles giratorias, en un caso particular aptas para soportar
una carga estática máxima de 100 kg por rueda. De dichas ruedas, dos
de ellas, las delanteras por ejemplo, pueden disponer de
dispositivos de frenado o inmovilización para permitir la
inmovilización del sistema.
Los equipos son fijados, por ejemplo mediante el
empleo de tornillos, al frontal del armario y descansan a su vez
sobre soportes adecuados para soportar su peso, por ejemplo guías
de acero inoxidable de 1,5 mm de espesor, que van sujetos a perfiles
verticales, por ejemplo de acero cromatado de 1,5 mm de espesor,
mediante elementos de fijación apropiados, por ejemplo mediante
tornillos M6 x 15 mm y sus tuercas enjauladas correspondientes. Los
elementos del sistema son colocados en el rack según el esquema de
perforado en montantes de acuerdo a las normas DIN 41494, IEC
297-2 y
ANSI/EIA-RS-310C.
El rack incluye un PC (3) estándar con un panel
base diseñado para su instalación en un chasis industrial. Su
misión es controlar la instrumentación, tanto para configurar y
lanzar medidas como para adquirir datos, mediante los buses de
comunicaciones correspondientes, así como controlar el estado de los
relés, generar informes de medidas y enviarlos a CIM. Puede estar
equipado con las siguientes tarjetas instaladas en su bus PCI:
- \bullet
- Tarjeta GP-IB (4): para controlar el analizador de seguridad eléctrica (9) conectado a este bús.
- \bullet
- Tarjeta Multímetro (5): para realizar medidas de la corriente de fugas del equipo bajo pruebas (23).
- \bullet
- Tarjeta Osciloscopio (6): para realizar el ensayo de medida del tiempo de descarga del primario del equipo bajo pruebas mediante una sonda diferencial y atenuadora (10) que permite medir tensiones de 230 VCA con un factor de división de 200.
- \bullet
- Tarjeta de Red (7): para la comunicación con C.I.M. de la planta de producción (26) que permite el envío de los resultados de los ensayos.
- \bullet
- Tarjeta de Entrada/Salida Digital (8): mediante la cual se controlan los relés del sistema tales como los relés del circuito de conmutación (12,13). Además, mediante la tarjeta de E/S se lee el estado del sistema mecánico que contiene el equipo bajo pruebas o E.B.P. (23), de forma que se detecta si se ha pulsado la seta de emergencia, si el usuario ha pulsado el botón de inicio del ciclo de ensayos, etc.
Los ensayos que debe realizar el sistema
(continuidad de la tierra de protección, rigidez dieléctrica,
resistencia del aislamiento, corriente de fuga a tierra y descarga
del primario), requieren de un analizador de seguridad eléctrica
(9), como por ejemplo el modelo SMG500 de la firma Sefelec, que
integra en un único producto un medidor de rigidez dieléctrica, un
medidor de resistencia del aislamiento (megaóhmetro) y un medidor
de continuidad de tierra (milióhmetro).
Dentro del rack de equipos (1) se encuentra
instalado un pequeño chasis (14) capaz de albergar tarjetas del
tipo Eurocard. En un modo de realización preferido, la altura de
dicho chasis es de 6 U. En el chasis eurocard (14), se localizaría
el circuito de conmutación, que se encarga de conectar los
instrumentos con los distintos puntos de prueba del E.B.P. (23) en
función del ensayo a realizar en cada momento (rigidez, continuidad
o aislamiento). En el chasis eurocard, también se ubicaría el
circuito de medida de corrientes de fuga (22) y el circuito de
conexión de alimentación del equipo bajo pruebas (21) así como las
placas para medida de rigidez (16, 17) y medida de continuidad (18,
19, 20). En la parte trasera del chasis eurocard (14), se
encontraría la placa "backpanel" (15) encargada de
interconectar todas las tarjetas insertadas en el chasis.
El rack de equipos (1) incluye también un
transformador de aislamiento (11) que se encarga de aislar de la red
eléctrica el E.B.P (23) para evitar que salte el diferencial de la
instalación durante la realización del ensayo de medida de
corrientes de fuga.
El sistema mecánico construido (2) es
modificable, de forma que facilite la adaptación a las formas
posibles de los equipos bajo pruebas para permitir realizar
directamente las medidas que los sistemas actuales limitan y
obligan a la intervención del hombre. En una realización preferida,
consiste en una estructura metálica (27) y un cajón deslizante (28)
en la base sobre el que se asienta el E.B.P (23). En dicha
realización preferida, constaría de dos paneles laterales (31) y
uno superior (31) movibles mediante tres tornillos sin fin, uno
vertical (30) y dos horizontales (29). En dicho supuesto, los
paneles laterales se mueven horizontalmente, mientras que el panel
superior se mueve verticalmente mediante motores con caja reductora
(32).
Los tres paneles se encuentran perforados,
formando una matriz de puntos, haciendo posible que se puedan
insertar las puntas de prueba (24, 25) en los lugares de interés, de
forma que cuando se cierra el sistema, las puntas metálicas hacen
contacto en los puntos de la envolvente del equipo bajo pruebas.
Estos paneles se pueden intercambiar de forma que se pueden
construir paneles de diferentes medidas para que se ajusten lo mejor
posible al equipo bajo pruebas que se desea ensayar. Así mismo, el
sistema está dotado de un indicador luminoso, con el objetivo de
señalizar si el sistema está ejecutando un ensayo (luz roja
encendida) o si el sistema está libre para poder manipular el
equipo bajo pruebas sin riesgo para el usuario (luz verde
encendida).
Las puntas de prueba (24, 25) tienen la misión
de realizar contacto con los puntos de lo envolvente del equipo
bajo pruebas de manera conductora permitiendo realizar los ensayos
en los puntos de interés. La punta metálica de prueba (33) se
conecta al cable del soporte trasero (36) mediante un conductor
interno (35). Para facilitar la fijación sobre los paneles
perforados, disponen de un muelle interno (34). Existen dos tipos
de puntas de prueba: punta de prueba para rigidez/aislamiento (25)
y punta de prueba para continuidad (24). En el caso de la punta de
prueba de continuidad, en lugar de salir un solo cable, nos
encontramos con dos conductores, uno de estímulo y otro de medida,
lo que permite realizar las medidas de resistencia a cuatro hilos.
Un disco de teflón (37) permite fijar la punta de prueba al panel
perforado mediante dos tornillos (38).
En lo que respecta al software de gestión del
sistema, en la realización preferida la interfaz de usuario ha sido
desarrollada con la herramienta de programación "Visual Studio
6.0", mientras que las librerías de funciones de bajo nivel se
han desarrollado con la herramienta de programación de Nacional
Instruments "Lab Windows CVI". El software se encuentra
estructurado en varias capas de menor a mayor nivel:
- -
- La capa de bajo nivel (implementada dentro de lib.dll como funciones no exportables) encapsula el control de los instrumentos, presentando una serie de funciones para la capa de nivel medio que permiten el manejo del hardware como caja negra. Se ha desarrollado con la herramienta de programación de Nacional Instruments "Lab Windows CVI".
- -
- La capa de nivel medio (implementada en lib.dll y cimreport.dll como funciones exportables) contienen las funciones que realizan los ensayos a partir de las funciones de hardware y las funciones de comunicación con CIM y generación de informes. Estas' funciones serán usadas por la capa de alto nivel. Se ha desarrollado con la herramienta de programación de Nacional Instruments "Lab Windows CVI".
- -
- La capa de alto nivel (implementada en la aplicación principal banco.exe) utiliza las funciones de la capa de nivel medio, realiza la inicialización de los instrumentos leyendo, su configuración de un archivo INI. Secuencia las pruebas, tomando los límites del archivo de configuración de ensayos y comparándolos con los resultados para decidir si cada uno de las pruebas pasa o falla. Desde esta aplicación se maneja también la generación de informes así como la comunicación con CIM a través de las funciones de la capa de nivel medio. En esta capa también está implementada la aplicación final que, manejará el usuario del Banco. Su función es ejecutar la aplicación principal presentando un interfaz de usuario que la encapsula y controla ciertos parámetros de ésta. La interfaz de usuario permite configurar el sistema, configurar los ensayos, lanzar, detener e interrumpir la ejecución de ensayos en cualquier momento. Se ha desarrollado con la herramienta de programación "Visual Basic 6.0".
Claims (3)
1. Banco de ensayos automatizados para ensayos
de rutina conforme a la Directiva Europea DC 73/23/CEE que permite
realizar medidas de continuidad de la tierra de protección, rigidez
dieléctrica, resistencia de aislamiento, corriente de fuga a tierra,
y descarga del circuito primario caracterizado porque
comprende los siguientes elementos:
- Rack de equipos o instrumentos de medida en el
que los equipos de medida son controlados por un ordenador personal
vía bus IEEE 488,
- Sistema mecánico exterior al rack que se
conecta eléctricamente con éste y que es controlado por el
ordenador personal integrado en dicho rack, basado en el principio
de paredes móviles y matriz de puntas de prueba comprendiendo
- -
- Dos paneles laterales verticales paralelos perforados móviles con guías, de material aislante, movidos por un motor que forma parte de este sistema mecánico, controlado por el ordenador, más un panel superior horizontal de iguales características, además de un panel posterior vertical y un cajón deslizante horizontalmente dispuesto entre los paneles laterales verticales como base sobre la que se coloca el equipo bajo prueba
- -
- Puntas de prueba acopladas a los paneles del sistema mecánico en función del modelo de equipo bajo prueba.
- Ordenador personal programado con un software
específico de gestión del banco de ensayos.
2. Banco de ensayos automatizados para ensayos
de rutina conforme a la Directiva Europea DC 73/23/CEE según la
reivindicación anterior caracterizado porque el rack de
equipos comprende:
- -
- Tarjetas de multímetro, osciloscopio y entrada/salida, un medidor de rigidez dieléctrica, un megómetro y un milióhmetro,
- -
- Tarjetas electrónicas de conmutación y encaminamiento (matriz de conmutación) controladas por el ordenador, que permiten la automatización secuencial de los distintos ensayos aislando en cada caso los circuitos que no actúan y conectando los que sí actúan en cada momento, tanto con los equipos y tarjetas de ensayo como con el sistema mecánico.
3. Banco de ensayos automatizados para ensayos
de rutina conforme a la Directiva Europea DC 73/23/CEE según la
reivindicación anterior caracterizada porque las puntas de
prueba son metálicas y tienen una parte rígida (cápsula), que
permite su fijación en los panel es del sistema mecánico mediante
un sistema de tuerca, y una punta desplazable por empuje, con un
muelle recuperador dentro de la cápsula, que hace contacto eléctrico
con el punto deseado del equipo bajo prueba; estando la punta móvil
conectada con el conductor eléctrico que sale de la parte posterior
de la cápsula y que conecta con la matriz de conmutación del rack
de equipos de control, que permite activar o desactivar la punta de
prueba y, en su caso, suministrarle la señal eléctrica adecuada
para el ensayo.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ES200502561A ES2303415B2 (es) | 2005-10-20 | 2005-10-20 | Banco de ensayos automatizado para ensayos de rutina segun dc 73/23/cee. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ES200502561A ES2303415B2 (es) | 2005-10-20 | 2005-10-20 | Banco de ensayos automatizado para ensayos de rutina segun dc 73/23/cee. |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2303415A1 ES2303415A1 (es) | 2008-08-01 |
| ES2303415B2 true ES2303415B2 (es) | 2010-03-04 |
Family
ID=39637014
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ES200502561A Expired - Fee Related ES2303415B2 (es) | 2005-10-20 | 2005-10-20 | Banco de ensayos automatizado para ensayos de rutina segun dc 73/23/cee. |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| ES (1) | ES2303415B2 (es) |
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| US6486686B1 (en) * | 1999-10-29 | 2002-11-26 | Nec Corporation | Apparatus for testing a bare-chip LSI mounting on a printed board |
-
2005
- 2005-10-20 ES ES200502561A patent/ES2303415B2/es not_active Expired - Fee Related
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Also Published As
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|---|---|
| ES2303415A1 (es) | 2008-08-01 |
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