ITMI20120414A1

ITMI20120414A1 - Sistema per il controllo remoto dei parametri e della diagnostica di un motore a commutazione elettronica

Info

Publication number: ITMI20120414A1
Application number: IT000414A
Authority: IT
Inventors: Salvatore Crudo; Giuseppe Paqualini; Marco Stanzani
Original assignee: Efesys S R L
Priority date: 2012-03-16
Filing date: 2012-03-16
Publication date: 2013-09-17

Description

“SISTEMA PER IL CONTROLLO REMOTO DEI PARAMETRI E DELLA DIAGNOSTICA DI UN MOTORE A COMMUTAZIONE ELETTRONICA”

DESCRIZIONE

SFONDO DELL’INVENZIONE

AMBITO

La presente invenzione si colloca nell’ambito dei sistemi di controllo industriali, in particolare si riferisce ad un sistema di controllo di un motore a commutazione elettronica sia in termini di programmazione dei parametri di funzionamento, sia in termini di accesso ai dati storici di funzionamento per finalità diagnostiche e di manutenzione.

Cenni sul motore a commutazione elettronica

In un motore a commutazione elettronica il controllo delle correnti delle fasi degli avvolgimenti statorici è a carico di un sistema a microprocessore. Questo, mediante l’uso di sensori ovvero da misure dirette e/o indirette sugli avvolgimenti, è in grado di determinare la posizione del rotore e quindi di commutare opportunamente le correnti negli avvolgimenti. Non sono oggetto di questa invenzione le modalità di controllo e/o gli algoritmi di controllo del motore.

“Parametrizzazione

Il sistema di controllo di un motore a commutazione elettronica è, in genere, parametrizzabile in funzione delle condizioni operative proprie di dove il motore andrà ad operare ovvero in funzione della potenza e delle caratteristiche elettriche del motore stesso. Questi parametri vengono generalmente memorizzati in memorie a semiconduttore non volatili. I parametri vengono poi letti da un microprocessore ed utilizzati negli algoritmi di controllo. Altri paramento possono essere utilizzati per configurare le prestazioni in risposta a stimoli esterni e/o diverse condizioni operative.

La parametrizzazione può avvenire in diversi stadi del ciclo di vita del motore:

• in fabbrica, per configurare e/o differenziare il prodotto;

• presso l’utilizzatore, per adattare il prodotto all’impiego a cui è destinato;

• in campo, per adattare il motore a nuove modalità operative.

Nel seguito si illustrerà’ brevemente lo stato dell’arte delle soluzioni adottate comunemente allo scopo.

LO STATO DELL’ARTE

Le tecniche correntemente utilizzate per la comunicazione con un motore elettrico presuppongono l’uso di un’interfaccia elettrica che richiede particolari precauzioni per la sicurezza dell’operatore.

Stato dell’arte riguardo la " Programmazione dei parametri di funzionamento ”

Attualmente la programmazione dei parametri dei sistemi di controllo dei motori a commutazione elettronica avviene attraverso una connessione elettrica applicata al controllore dall’operatore addetto alla produzione del motore stesso. Questa operazione risulta onerosa in termini di tempo, ed inoltre potrebbe risultare molto complessa se effettuata sul campo, ovvero a prodotto in esercizio, nel caso fossero richieste funzionalità diverse da quelle inizialmente predisposte in produzione in quanto potrebbero essere necessarie operazioni di smontaggio di parti meccaniche del motore per accedere ai dispositivi elettronici del controllore dello stesso.

Stato dell’arte riguardo ” L’accesso ai dati storici di funzionamento per fini diagnostici ”

Allo stato attuale non risulta che ci siano sistemi per l’accesso ai dati storici di funzionamento di un motore a commutazione elettronica quali: i guasti, interventi di manutenzione, eventi eccezionali, ore di funzionamento, tutti dati potenzialmente utili a fini diagnostici e della manutenzione ordinaria e/o predittiva.

SCOPO DELL’INVENZIONE

Uno scopo dell’invenzione è quello di eliminare gli inconvenienti della tecnica nota precedentemente descritta, fornendo un sistema di controllo dei parametri di un motore a commutazione elettronica che non richieda l’accesso diretto al motore o lo smontaggio di parti meccaniche dello stesso, consentendo quindi all’operatore di agire in condizioni di massima sicurezza.

Altro scopo dell’invenzione è quello di consentire l’accesso ai dati storici di funzionamento del motore a fini diagnostici e/o manutentivi.

Altro scopo ancora dell’invenzione è quello di fornire un tale sistema di controllo che sia di semplice ed economica realizzazione, nonché di facile utilizzazione.

Questi scopi sono raggiunti dall’invenzione che presenta le caratteristiche dell’annessa rivendicazione indipendente 1.

Realizzazioni vantaggiose dell’invenzione appaiono dalle rivendicazioni dipendenti.

BREVE DESCRIZIONE DELL’INVENZIONE

L’oggetto della presente invenzione e’ un controllore di motori a commutazione elettronica cui viene richiesto di operare in modalità differenti a seconda delle richieste degli utenti / clienti ovvero in funzione dell’applicazione in cui si ritrova ad operare: per esempio al motore potrebbe essere richiesto di operare a due velocità prefissate sotto il controllo dell’utente, e i parametri programmati saranno appunto i valori di tali velocità. In accordo con la presente invenzione, la richiesta di cambiamento della modalità operativa avviene senza utilizzare alcun cablaggio, ovvero senza fili, attraverso comandi remoti rilasciati da un ricetrasmettitore - il telecomando - che si trova in prossimità del controllore.

In accordo alla presente invenzione, un sistema di controllo di motori a commutazione elettronica incorpora un sistema di ricezione e trasmissione senza fili compatibile con quello a bordo del telecomando. La comunicazione tra il sistema di controllo del motore ed il telecomando non richiederà necessariamante che il controllore sia alimentato. Questo perchè, nell’ implementazione preferenziale di questa invenzione, vengono impiegate tecnologie NFC (Near Field Comunication). Con l’impego di queste tecnologie Γ alimentazione viene indotta dal telecomando verso il sistema di controllo.

DESCRIZIONE DETTAGLIATA DELL’INVENZIONE

Ulteriori caratteristiche dell’invenzione appariranno più chiare dalla descrizione dettagliata che segue, riferita ad una sua forma puramente esemplificativa e per questo non limitativa di realizzazione, illustrata nel disegno annesso, in cui l’umica figura 1 è uno schema a blocchi di un controllore di motori a commutazione elettronica secondo l’invenzione.

Con riferimento a tale figura, un controllore di motori a commutazione elettronica secondo l’invenzione è stato indicato nel suo complesso con il numero di riferimento. Esso e’ composto da un circuito di pilotaggio 108 del motore 109, da un controllo motore 107, da una memoria non- volatile 104, ovvero una memoria che mantiene il contenuto anche in assenza di alimentazione elettrica, un ricetrasmettitore senza fili 102 e da una interfaccia di lettura / scrittura 103 con la memoria non volatile 104. Il controllo motore può operare in accordo a segnali di stimolo esterni 110 (e.s, Controllo analogico di velocità oppure Controlli digitali del senso di rotazione,...)

Il controllo motore 107 opera in accordo ai parametri di configurazione che si trovano nella sezione parametri 106 della memoria non volatile 104.

E’ necessario che i parametri di configurazione vengano scritti almeno una volta durante il processo di produzione nella sezione parametri 106 della memoria non volatile 104.

I parametri di configurazione possono essere modificati dall’utente durante il funzionamento del dispositivo qualora i requisiti lo prevedano.

II controllo motore 107 notifica il suo stato, e in particolare eventuali malfunzionamenti o criticità, scrivendo nella sezione stato / errori 111 della memoria non volatile 104.

Lo stato del dispositivo viene usato durante il processo di manufattura del dispositivo allo scopo di assestarne il corretto funzionamento. Lo stato del dispositivo e’ pure disponibile all’utente / cliente per controllare la corretta operazione del dispositivo sul campo.

In accordo alla presente invenzione, la comunicazione tra il controllore di motori a commutazione elettronica 100 e l’operatore esterno avviene attraverso un comando remoto senza fili 101 che dialoga con il rice-trasmettitore 102, provvisto di un’antenna 120 convenientemente realizzata sulla medesima piastra che ospita i dispositivi elettronici del controllore.

Con il sistema di controllo secondo l’invenzione i parametri di funzionamento del motore sono facilmente modificabili durante le varie fasi del ciclo di vita del motore stesso, come pure sono facilmente rilevabili lo stato operativo del motore e lo storico degli eventi

Il sistema secondo l’invenzione offre altresì una migliore protezione dell’apparato in cui opera per l’assenza di aperture meccaniche, tappi e connettori che sono invece necessari per l’esecuzione della programmazione tramite cavi.

Tecnologìa di comunicazione

Nell’ implementazione preferita, come tecnologia di comunicazione radio viene utilizzata NFC (Near Field Comunication). La tecnologia NFC si è evoluta da una combinazione d'identificazione senza contatto o RFID (Radio Frequency Identification - Identificazione a Radio Frequenza) e altre tecnologie di connettività. Contrariamente ai più semplici dispositivi RFID, NFC permette una comunicazione bidirezionale: quando due apparecchi NFC ( lnitiator e il Target) vengono accostati entro un raggio di circa 4 cm, viene creata una rete peer-to-peer tra i due ed entrambi possono inviare e ricevere informazioni. La tecnologia NFC opera alla frequenza di 13,56 MHz e può raggiungere una velocità di trasmissione massima di 424 kbit/s.

Vantaggi:

• l’uso di questa tecnologia consente l’accesso ai dati senza la necessità che il controllore sia alimentato.

• questa tecnologia e’ oggi una commodity: dal lato dello Initiator (controllo remoto) 101, sono disponibili varie piattaforme e parecchi terminali d’utente, NFC-ready. Sono altresì’ disponibili varie soluzioni per la realizzazione di apparecchi custom, ad esempio per un utilizzo in produzione. Dal lato del Target (rice-trasmettitore) 102 sono pure reperibili soluzioni economiche e di facile approvvigionamento sotto forma di circuiti integrati.

NFC richiede minore potenza elettrica se confrontata con tecnologie comparabili quali Bluetooh.

Naturalmente l’invenzione non è limitata alla particolare forma di realizzazione precedentemente descritta e illustrata nei disegni annessi, ma ad essa possono essere apportate numerose modifiche di dettaglio alla portata del tecnico del ramo senza per questo uscire dall’ambito dell’invenzione stessa, come definito nelle rivendicazioni annesse.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Sistema di controllo per un motore a commutazione elettronica (109), comprendente: un controllo motore (107) che opera in accordo a parametri di configurazione che si trovano in una sezione parametri (106) di una memoria non volatile (104) per il comando del motore (109) tramite un circuito di pilotaggio (108), caratterizzato dal fatto di comprendere altresì un rice-trasmettitore (102) in connessione senza fili con un comando remoto (101).
2. Sistema di controllo per un motore a commutazione elettronica (109) secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto comando remoto (101) è in comunicazione bidirezionale con detto rice-trasmettitore (102) mediante tecnologia NFC (Near Field Communication).
3. Sistema di controllo secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzato dai fatto che detto rice-trasmettitore (102) è provvisto di un’antenna (120) realizzata a bordo della piastra che ospita i dispositivi elettronici de sistema di controllo.
4. Sistema di controllo secondo la rivendicazione 2 o 3, caratterizzato dal fatto di essere alimentato dal comando remoto (101) in tecnologia NFC.
5. Sistema di controllo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che è prevista un’interfaccia di lettura/scrittura (103) operabile attraverso detto comando remoto (103) per la modifica dei parametri di configurazione in detta sezione parametri (106) della memoria non volatile (104).
6. Sistema di controllo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detta memoria non volatile (104) contiene una sezione stato/errori (111) contenente dati storici di funzionamento del motore, quali guasti, interventi di manutenzione ed eventuali malfunzionamenti o criticità, rilevabili da detto comando remoto (101) a fini diagnostici.
7. Sistema di controllo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detto controllo motore (107) può operare in accordo a segnali di stimolo esterni (110).