Continental Automotive Disminuye sus Costos en Sistema de Pruebas para Sensores Automotrices

Ing. Alejandro Sarabia, Continental Automotive

"No sólo se logró desarrollar el proyecto en corto tiempo (6 meses), sino además se redujeron los costos de inversión y, al replicar los sistemas de pruebas, se tuvo un ahorro de aproximadamente $800,000 USD en un año."

- Ing. Alejandro Sarabia, Continental Automotive

El Reto:

Diseñar y desarrollar internamente en la empresa un sistema de pruebas para sensores automotrices que sea fácil de mantener en el futuro y minimizando el costo final del hardware.

La Solución:

Utilizar NI LabVIEW y la instrumentación modular PXI para construir el sistema de pruebas de fin de línea completamente a la medida y en poco tiempo con capacidad de aumentar el número de productos que se prueban de forma simultánea.

Introducción:

La confiabilidad de los sensores de velocidad de reluctancia variable (VR) es crítica debido a que deben  operar en las condiciones más difíciles, además de ser altamente compatibles. Los sensores deben de ser resistentes a varios agentes externos, como la temperatura, humedad, suciedad y diversos productos químicos. Además, deben de proporcionar información confiable sin que se vean afectados por campos electromagnéticos y la vecindad de otros sensores. 

 

Descripción de la Aplicación:

Este proyecto consistió en diseñar un sistema completo de prueba desde los diferentes aspectos mecánicos y eléctricos como la creación del escantillón hasta la programación del software para verificar los diferentes sensores de velocidad.

 

El sistema se implementó para realizar dos pruebas principales sobre el sensor de reluctancia variable:

  1. Medición de resistencia nominal e inductancia de la bobina: Validación que el valor de la resistencia e inductancia de la bobina del sensor esté dentro de sus parámetros de operación correctos.

  2. Medición de voltaje inducido: Utilizando la tarjeta de señales digitales, NI PXI-6515, se controla el servomotor de una rueda dentada que simula la rotación de una llanta.  La rotación excita la bobina del sensor, lo cual genera una señal de voltaje.  Utilizando la tarjeta NI PXI-4072 en conjunto con las funciones de análisis del Advanced Signal Processing Toolkit, se realiza la medición de la señal y se analiza para obtener su forma, amplitud y ángulo de fase. También se utiliza una señal índice del servomotor para disparar la adquisición del DMM y así medir el voltaje inducido siempre en los mismos dientes.  Para los sensores VR es muy importante poder realizar la medición de esta forma, ya que cada diente produce un voltaje diferente a los demás, lo que podría elevar el costo de un estudio R&R hasta en un 100%.

 

Uno de los beneficios de utilizar el multímetro digital NI PXI-4072 en conjunto con la tarjeta conmutador NI PXI-2503 fue la flexibilidad que ofrece para realizar múltiples mediciones con un único instrumento, como resistencia, inductancia y voltaje, lo que permitió un ahorro significativo en costo. Además, el uso de la tarjeta industrial de entradas/salidas digitales, NI PXI-6515, permitió controlar directamente la rotación del servomotor y el escantillón sin necesidad de hardware adicional, lo que implicó un ahorro adicional de un PLC sólo para esta tarea. Finalmente, la implementación del probador en la plataforma industrial PXI permitió que el sistema fuera pequeño y modular. Así, fue posible tener todo el equipo de instrumentación (señales digitales, mediciones analógicas y conmutación) además del procesamiento y análisis matemático en un chasis pequeño, reduciendo el tamaño requerido para el gabinete de pruebas.

 

Para la parte del desarrollo del software, la aplicación se desarrolló completamente en NI LabVIEW.  La pantalla de la interfaz del usuario se diseñó para mostrar visualmente los valores de la resistencia, inductancia, y el valor de la fase de la señal.  Adicionalmente, un indicador en grande muestra si la pieza cumple con las condiciones de pase/falla, lo que facilita al operador descartar los sensores defectuosos (ver Figura 1).


La lógica de la aplicación se diseñó aprovechando la naturaleza gráfica de la programación en LabVIEW y utilizando una arquitectura basada en máquina de estados, lo que hizo posible desarrollar la aplicación para un solo nido (un sensor a la vez) en corto tiempo.  Además, al momento de requerir aumentar el número de nidos a dos para probar sensores en paralelo (ver Figura 2), fue muy sencillo hacerle las modificaciones necesarias al código ya que la mayor parte del original se reutilizó y únicamente se necesitó utilizar un chasis más grande para poder contener los instrumentos adicionales necesarios.

 

Conclusión:

Gracias a las herramientas de software y hardware de National Instruments así como al apoyo en México del equipo local de soporte y ventas, fue posible diseñar y desarrollar un sistema de pruebas de principio a fin que solucionara las necesidades inmediatas de pruebas, además de que tuviera la capacidad de crecer para aplicaciones futuras.  No sólo se logró desarrollar el proyecto en corto tiempo (6 meses), sino además se redujeron los costos de inversión y, al replicar los sistemas de pruebas, se tuvo un ahorro de aproximadamente $800,000 USD en un año. Actualmente, Siemens VDO Automotive cuenta con más proyectos con National Instruments debido a la flexibilidad y escalabilidad de sus productos, así como el soporte que brindan.

 

Información del Autor:

Ing. Alejandro Sarabia
Continental Automotive
Cd. Juarez, Chih.
Mexico
Tel: (656) 649-8646
alejandro.zarabia@siemens.com

Figure 1. The graphical user interface showing the values for resistance, inductance, and voltage, as well as the pass/fail values.
Figure 2. The system was replicated to create two parallel testing environments.