AUTOMATIZACIÓN DE LA EVALUACIÓN DE SISTEMAS …read.pudn.com/downloads675/sourcecode/labview/2732159/adquisicion_datos... · AUTOMATIZACIÓN DE LA EVALUACIÓN DE SISTEMAS ELÉCTRICO-ELECTRÓNICOS

AUTOMATIZACIÓN DE LA EVALUACIÓN DE SISTEMAS ELÉCTRICO-ELECTRÓNICOS DE

POTENCIA “BANCO DE TEST AUTOMÁTICO”

Titulación: Ingeniería en Automática y Electrónica Industrial Autor: David Rodríguez Robles Directores: Dr. Alfonso Romero Nevado Dr. Javier Maixé Altés Fecha Presentación: Septiembre de 2006

PFC: Ingeniería en Automática y Electrónica IndustrialAUTOMATIZACIÓN DE LA EVALUACIÓN DE SISTEMAS ELÉCTRICO-ELECTRÓNICOS DE POTENCIA

BANCO DE TEST AUTOMÁTICO /i

ÍNDICE

1 MEMORIA DESCRIPTIVA.........................................................................................................................2

1.1 INTRODUCCIÓN.............................................................................................................................2

1.2 ANTECEDENTES............................................................................................................................2

1.3 OBJETIVOS.....................................................................................................................................2

1.4 TITULAR..........................................................................................................................................3

1.5 DESCRIPCIÓN CUALITATIVA........................................................................................................31.5.1 LA INSTRUMENTACIÓN VIRTUAL........................................................................................31.5.2 PROGRAMACIÓN GRÁFICA.ENTORNO LabVIEW ..............................................................31.5.3 EL SISTEMA DE MEDIDA......................................................................................................51.5.4 TIPOS DE BTA .......................................................................................................................6

1.5.4.1 In Circuit...............................................................................................................................61.5.4.2 Funcionales .........................................................................................................................61.5.4.3 Known-Good........................................................................................................................61.5.4.4 Comparación .......................................................................................................................61.5.4.5 Semiconductores y componentes........................................................................................6

1.5.5 ARQUITECTURA DE UN BTA................................................................................................61.5.6 VENTAJAS DE UN BTA .........................................................................................................71.5.7 INSTRUMENTACIÓN GPIB....................................................................................................7

1.5.7.1 La norma IEEE-488.1 ..........................................................................................................81.5.7.1.1 Objetivos....................................................................................................................81.5.7.1.2 Características generales y especificaciones físicas .................................................91.5.7.1.3 Aspectos eléctricos: ...................................................................................................91.5.7.1.4 Especificaciones funcionales: ..................................................................................10

1.5.7.2 La norma IEEE-488.2 ........................................................................................................111.5.7.2.1 Objetivos..................................................................................................................111.5.7.2.2 Comandos y funciones comunes.............................................................................11

1.5.7.3 La norma SCPI ..................................................................................................................121.5.7.4 Circuitos VLSI adaptadores del bus GPIB .........................................................................15

1.5.8 TOPOLOGÍAS DE CONVERTIDORES DC-DC....................................................................151.5.8.1 No aislados ........................................................................................................................15

1.5.8.1.1 Buck.........................................................................................................................151.5.8.1.2 Boost........................................................................................................................161.5.8.1.3 Buck-boost ...............................................................................................................161.5.8.1.4 Cûk ..........................................................................................................................17

1.5.8.2 Aislados .............................................................................................................................171.5.8.2.1 Flyback.....................................................................................................................171.5.8.2.2 Forward....................................................................................................................181.5.8.2.3 Push-pull ..................................................................................................................18

1.6 DESCRIPCIÓN GENERAL............................................................................................................191.6.1 ENSAYOS.............................................................................................................................19

1.6.1.1 Parámetros en régimen estacionario .................................................................................191.6.1.1.1 Tensión Inicial de salida (Set Point).........................................................................191.6.1.1.2 Regulación de carga ................................................................................................201.6.1.1.3 Regulación de línea .................................................................................................211.6.1.1.4 Eficiencia..................................................................................................................21


BANCO DE TEST AUTOMÁTICO /ii

1.6.1.1.5 Transitorio de línea ..................................................................................................221.6.1.1.6 Transitorio de carga .................................................................................................23

1.6.2 SOFTWARE BTA..................................................................................................................241.6.2.1 Lista de funciones..............................................................................................................241.6.2.2 Lista de variables...............................................................................................................261.6.2.3 Funciones de usuario.........................................................................................................27

1.6.2.3.1 Creaword.vi..............................................................................................................271.6.2.3.2 Main_dc_dc.vi ..........................................................................................................271.6.2.3.3 Hlp_Calc_TM.vi........................................................................................................281.6.2.3.4 Calc_TM.vi ...............................................................................................................281.6.2.3.5 Eficiencia (Eficiencia.vi) ...........................................................................................291.6.2.3.6 Regulación de carga (Reg_carga.vi)........................................................................291.6.2.3.7 Regulación de línea (Reg_línea.vi) ..........................................................................291.6.2.3.8 Hlp_Tran_carga.vi....................................................................................................301.6.2.3.9 Transitorio de carga (Tran_carga.vi)........................................................................301.6.2.3.10 Hlp_Tran_linea.vi....................................................................................................311.6.2.3.11 Transitorio de linea (Tran_línea.vi) .........................................................................31

1.6.3 HARDWARE .........................................................................................................................321.6.3.1 Módulo experimental..........................................................................................................32

1.6.3.1.1 Bloque de conmutación ...........................................................................................331.6.3.1.2 Bloque de descarga rápida ......................................................................................331.6.3.1.3 Bloque de programación analógica..........................................................................33

1.6.3.2 Equipamiento de laboratorio ..............................................................................................34

1.7 PUESTA EN MARCHA Y FUNCIONAMIENTO.............................................................................34

1.8 RESUMEN DEL PRESUPUESTO.................................................................................................34

2 MEMORIA DE CÁLCULO ..................................................................................................................36

2.1 SOFTWARE BTA ..........................................................................................................................362.1.1 FUNCIONES DE PRIMER NIVEL.........................................................................................36

2.1.1.1 Principal.vi .........................................................................................................................362.1.1.2 Creaword.vi........................................................................................................................382.1.1.3 Main_dc_dc.vi....................................................................................................................382.1.1.4 Calc_TM.vi.........................................................................................................................392.1.1.5 Eficiencia.vi ........................................................................................................................402.1.1.6 Reg_carga.vi......................................................................................................................412.1.1.7 Reg_linea.vi .......................................................................................................................422.1.1.8 Tran_carga.vi.....................................................................................................................432.1.1.9 Tran_linea.vi ......................................................................................................................46

2.1.2 FUNCIONES DE SEGUNDO NIVEL ....................................................................................492.1.2.1 Init_TM.vi ...........................................................................................................................492.1.2.2 Init_GPIB.vi........................................................................................................................492.1.2.3 Init_6050.vi ........................................................................................................................492.1.2.4 Init_6683.vi ........................................................................................................................492.1.2.5 Autoset_scope.vi ...............................................................................................................502.1.2.6 Scope_acq.vi .....................................................................................................................502.1.2.7 Prog_6050.vi......................................................................................................................502.1.2.8 ProgT_6050.vi ...................................................................................................................512.1.2.9 Prog_6683.vi......................................................................................................................512.1.2.10 Prog_6574.vi....................................................................................................................512.1.2.11 Paramtran.vi ....................................................................................................................522.1.2.12 Carga_coment.vi..............................................................................................................532.1.2.13 Hlp_tran_carga.vi.............................................................................................................53


BANCO DE TEST AUTOMÁTICO /iii

2.1.2.14 Hlp_tran_linea.vi ..............................................................................................................532.1.2.15 Hlp_calc_TM.vi ................................................................................................................53

2.2 HARDWARE..................................................................................................................................542.2.1 MÓDULO EXPERIMENTAL..................................................................................................54

2.2.1.1 Alimentaciones ..................................................................................................................542.2.1.2 Optoacopladores ...............................................................................................................552.2.1.3 Bloque de transitorio..........................................................................................................562.2.1.4 Bloque de programación analógica ...................................................................................572.2.1.5 Bloque de descarga rápida................................................................................................58

2.2.2 EQUIPAMIENTO DE LABORATORIO..................................................................................59

3 EVALUACIÓN DE UN CONVERTIDOR ............................................................................................61

3.1 RESULTADOS ..............................................................................................................................61

4 PLANOS.............................................................................................................................................72

5 PRESUPUESTO................................................................................................................................89

5.1 PRECIOS ELEMENTALES............................................................................................................895.1.1 CAPÍTULO 1: MATERIAL .....................................................................................................89

5.1.1.1 Módulo Experimental .........................................................................................................895.1.1.2 Equipamiento de laboratorio ..............................................................................................90

5.1.2 CAPÍTULO 2: MANO DE OBRA ...........................................................................................90

5.2 MEDICIONES ................................................................................................................................905.2.1 CAPÍTULO 1: MATERIAL .....................................................................................................90

5.2.1.1 Módulo Experimental .........................................................................................................905.2.1.2 Equipamiento de laboratorio ..............................................................................................92

5.2.2 CAPÍTULO 2: MANO DE OBRA ...........................................................................................92

5.3 APLICACIÓN DE PRECIOS..........................................................................................................925.3.1 CAPÍTULO 1: MATERIAL .....................................................................................................92

5.3.1.1 Capítulo 1:Módulo Experimental........................................................................................925.3.1.2 Equipamiento de laboratorio ..............................................................................................93

5.3.2 MANO DE OBRA ..................................................................................................................94

5.4 PRESUPUESTO DE EJECUCIÓN MATERIAL .............................................................................94

5.5 PRESUPUESTO DE EJECUCIÓN POR CONTRATA...................................................................94

5.6 PRESUPUESTO DE LICITACIÓN.................................................................................................94

6 PLIEGO DE CONDICIONES .............................................................................................................96

6.1 CONDICIONES GENERALES.......................................................................................................966.1.1 RESPONSABILIDADES .......................................................................................................966.1.2 RECEPCIÓN PROVISIONAL DE LA OBRA.PLAZO DE GARANTÍA...................................966.1.3 DERECHOS JUDICIALES....................................................................................................97

6.2 CONDICIONES ECONÓMICAS....................................................................................................976.2.1 PRECIO DEL EQUIPO .........................................................................................................976.2.2 AUMENTO DE LAS MEDICIONES Y MEJORAS VOLUNTARIAS.......................................976.2.3 PAGO DEL PROYECTO.......................................................................................................97


BANCO DE TEST AUTOMÁTICO /iv

6.2.4 REVISIÓN DE PRECIOS......................................................................................................976.2.5 CONSERVACIÓN DURANTE EL PERIODO DE GARANTÍA ..............................................976.2.6 FIANZAS...............................................................................................................................976.2.7 MULTAS Y PENALIZACIONES ............................................................................................98

6.3 CONDICIONES TÉCNICAS ..........................................................................................................986.3.1 GENERALIDADES................................................................................................................986.3.2 NORMAS PRESCRIPCIONES TÉCNICAS ..........................................................................98

6.3.2.1 Normas sobre equipos electrónicos...................................................................................986.3.2.2 Normas sobre compatibilidad electromagnética ................................................................996.3.2.3 Normas sobre componentes electricos y electrónicos.......................................................99

6.3.3 MATERIALES .......................................................................................................................996.3.3.1 Componentes electrónicos ................................................................................................996.3.3.2 Conductores y cables ........................................................................................................996.3.3.3 Circuitos impresos .............................................................................................................99

6.3.4 GUIAS GENERALES DE RECICLADO ..............................................................................1006.3.4.1 Selección de materiales...................................................................................................1006.3.4.2 Fase producción ..............................................................................................................1006.3.4.3 Transporte y distribución..................................................................................................1016.3.4.4 Uso del producto..............................................................................................................1016.3.4.5 Final de la vida útil ...........................................................................................................102

7 BIBLIOGRAFIA ................................................................................................................................104

8 ANEXO.............................................................................................................................................105


BANCO DE TEST AUTOMÁTICO /1

MEMORIA DESCRIPTIVA



1 MEMORIA DESCRIPTIVA

1.1 INTRODUCCIÓNHoy en día existen múltiples opciones a la hora de pretender medir parámetros en dispositivos eletrónicosde conversión de potencia, pudiendo estar, algunas de ellas, automatizadas en mayor o menor medida.No es otra cosa que un conjunto de instrumentos de test y medida que, adecuadamente controlados,permiten obtener la información necesaria para la verificación del funcionamiento del dispositivoelectrónico objeto de test.Cuando este conjunto de instrumentos estan controlados y coordinados de forma automática, configura loque se conoce como ATE (Automatic Test Equipment), Equipo de Test Automático controlado porordenador que se usa para verificar ciertos parámetros y para identificar y ayudar a aislar los defectosque puedan presentarse en la unidad bajo test, en adelante UBT. En este caso dispositivos electrónicosde conversión de potencia DC-DC. El ámbito general de aplicación de este tipo de equipos es al final dela etapa de fabricación, en la que el fabricante pretende contrastar los resultados obtenidos en lasmedidas con los que debería entregar un dispositivo funcionando correctamente (Vector de test).

1.2 ANTECEDENTESTal y como se ha citado en la introducción existen equipos instalados en la industria para la verificaciónautomática en línea de fabricación. En el caso particular del Departament d’Enginyeria Electrònica,Elèctrica i Automàtica (DEEEiA), se realizó con anterioridad un PFC con objetivos similares al presentepero en este caso, el equipo desarrollado permite dar un abanico de utilidades mayor.

1.3 OBJETIVOSEl objetivo principal de este proyecto pretende realizar el estudio y montaje de un BANCO DE TESTAUTOMÁTICO en adelante BTA, a modo de instrumento virtual, para la caracterización, medida y testde dispositivos electrico-electrónicos de conversión de potencia DC-DC, haciendo uso de los elementos yrecursos de los que dispone el laboratorio de investigación del Grup d’Automàtica i Electrònica Industrialdel DEEEiA, ubicado en l’Escola Superior d’Enginyeria Electrònica de la URV en Tarragona.

Los objetivos particulares son los citados a continuación:

- Diseño y puesta en marcha de un BTA a modo de intrumento virtual gobernado por PC mediante eluso del software de programación LabVIEW 6.1., para la medida de los parámetros eficiéncia,regulación de línea y carga y transtorios de línea y carga.

- Uso de los instrumentos de laboratorio equipados con bus GPIB.- Equipación de los bancos de intrumentos del laboratorio.- Realización de un módulo hardware experimental.- Documentación general y guía rápida de usuario.

El BTA estará formado por:

- Unidad a evaluar (convertidor DC-DC)- Fuente de alimentación DC HP 6574A(60V, 35A de programación analógica)- Fuente de alimentación DC Agilent 6683A (32V, 160A de programación GPIB)- Carga activa HP 6050 (1800W repartidos en 3 módulos, de programación GPIB)- Multímetro HP 34401A- Osciloscopio Tektronix TDS 3012B (2 canales)- Módulo experimental BTA desarrollado en el presente proyecto- Ordenador con software de usuario guiado y conjunto de cables para la correcta interconexión de

todos los elementos.



1.4 TITULAREl proyecto ha sido realizado como trabajo final de carrera de Ingenieria en Automática y ElectrónicaIndustrial, por el alumno David Rodríguez Robles, bajo la dirección de los profesores Alfonso Romero yJavier Maixé.

El Titular y destinatario del presente proyecto es el Departament d’Enginyeria Electrònica, Elèctrica iAutomàtica de l’Escola Superior d’Enginyeria perteneciente a la Universitat Rovira i Virgili de Tarragona,que corre con los gastos de la construcción del prototipo.

1.5 DESCRIPCIÓN CUALITATIVA

1.5.1 LA INSTRUMENTACIÓN VIRTUALCuando se habla de instrumentos de medida, es normal pensar en una carcasa rígida, en la que destacasu panel frontal lleno de botones, leds y demás tipos de controles y visualizaciones. En la cara oculta delpanel están los contactos de esos controles que los unen físicamente con la circuitería interna. Estacircuitería interna se compone de circuitos integrados y otros elementos que procesan las señales deentrada en función del estado de los controles, devolviendo el resultado a los conrrespondientesvisualizadores del panel frontal.

¿Qué se entiende por instrumento virtual?

Un instrumento es un módulo software que simula el panel frontal de instrumento comentado y,apoyándose en elementos hardware accesibles por el ordenador (tarjetas de adquisición, tarjetas DSP,instrumentos accesibles vía GPIB, VXI, RS-232), realiza una serie de medidas como si se tratase de uninstrumento real.

De este modo, cuando se ejecuta un programa que funciona como instrumento virtual o VI (VirtualInstrument), el usuario ve en la pantalla del ordenador un panel cuya función es idéntica ala de uninstrumento físico, facilitando la visualización y el control de aparato. A partir de los datos reflejados en elpanel frontal, el VI debe actuar recogiendo o generando señales, como lo haría su homólogo físico.

El control de instrumentación por ordenador no resulta nuevo; incluso el PC en sistemas de medida seusaba en los setenta mediante la interficie de bus IEEE 488 o GPIB (General Purpose Interface Bus).Pero ha sido en los noventa cuando los procesadores de 16 y 32 bits se han incorporado a equiposasequibles, consiguiendo altas velocidades y grandes capacidades de memoria. Esta popularización deordenadores de altas prestaciones ha traido consigo un fuerte desarrollo de potentes paquetes softwareque simplifican la creación de aplicaciones.

1.5.2 PROGRAMACIÓN GRÁFICA.ENTORNO LabVIEWHasta hace poco, la tarea de construcción de un VI se llevaba a cabo con paquetes software que ofrecíanuna serie de facilidades, como funciones de alto nivel y la incorporación de elementos gráficos, quesimplificaban la tarea de programación y elaboración del panel frontal. Sin embargo, el cuerpo delprograma seguía basado en texto, lo que suponía mucho tiempo invertido en detalles de programaciónque nada tienen que ver con la finalidad de un VI. Con la llegada del software de programación gráficaLabVIEW de National Instruments (G programming), Visual Designer de Burr Brown o VEE de AgilentTechnology, el proceso de creación de un VI se ha simplificado notablemente, minimizándose el tiempode desarrollo de las aplicaciones.

Cuando se crea un VI en LabVIEW se trabaja con dos ventanas: una en la que se implementará el panelfrontal (figura 1.1) y otra que soportará el nivel de programación (figura 1.2). Para la creación del panel



frontal se dispone de una librería de controles e indicadores de todo tipo y la posibilidad de crear más,diseñados por el propio usuario.

Figura 1.1

Figura 1.2

Cuando un control es “pegado” desde la librería en el panel frontal se acaba de crear una variable cuyosvalores vendrán determinados por lo que el usuario ajuste desde el panel; inmediatamente, aparece unterminal en la ventana de programación (diagrama) representándolo. El nivel de programación del VIconsistirá en conectar estos terminales a bloques funcionales (p.ej. un comparador), hasta obtener unresultado que se desee visualizar, por ejemplo un led de alarma. Los bloques funcionales son iconos con



entradas y salidas que se conectan entre sí mediante cables ficticios por donde fluyen los datos,constituyendo el nivel de programación del VI.

Se puede comparar la ventana de programación con una placa de circuito impreso, donde los terminalesdel panel frontal se cablean a bloques funcionales (circuito integrado) que se interconectan para generarlos datos que se desean visualizar. A su vez, estos circuitos integrados contienen bloques circuitalesconectados entre sí, al igual que un icono está formado por la interconexión de otros iconos. Laprogramación gráfica permite diseñar un VI de manera intuitiva, vertiendo las ideas directamente a undiagrama de bloques, como se haría sobre una pizarra.

1.5.3 EL SISTEMA DE MEDIDADespués de definir el instrumento virtual y conocer la herramienta de programación, lo siguiente es definirel sistema de medida. Es decir, todos los elementos que forman parte del instrumento virtual BTA.

La función básica de un BTA será entonces recoger los resultados medidos en el proceso de test al quese ha sometido la UBT para su posterior análisis y comparación con los que debería entregar un equipofuncionando correctamente (Vector de Test). En este proyecto el equipo desarrollado pretendeproporcionar las herramientas necesarias para la medida y caracterización, de forma sistemática yasistida, de distintas estructuras de convertidores de potencia DC/DC, y para ello ha sido necesario lacreación de un VI y un hardware específico.

La estructura básica de un BTA sería la mostrada a continuación:

Controlador

Instrumentos deexcitación

Instrumentosde medida

Fuente dealimentación

Conmutaciónautomática

(módulo experimental)UBT

(unidad bajo test)

Figura 1.3 Estructura de un banco de test

El controlador, generalmente son ordenadores personales o estaciones de trabajo dotados de unainterfase estándar o bus industrial más el software de aplicación encargado de la gestión de losinstrumentos y del tratamiento de la información y medidas.

Los instrumentos de medida, utilizados para medir señales analógicas y digitales en todos los rangosde frecuencia (continua a GHz). Algunos instrumentos: multímetros, osciloscopios, digitalizadores con/sinDSP, frecuencímetros/contadores, medidores de potencia, E/S digitales optoacopladas., etc.



Los instrumentos de excitación son generalmente generadores de pulsos, generadores arbitrarios,convertidores D/A, generadores sintetizados de barrido y son utilizados para aplicar estímulos analógicoso digitales a la UBT.

Los elementos de conmutación utilizados para encaminar las señales entre la UBT y los instrumentosde excitación o medida adecuados al ensayo concreto a realizar. Esta interconexión puede realizarse deforma automática (unidades o matrices de conmutación, scanners, multiplexores, etc.) o de forma manual(el usuario es guiado por la aplicación e interviene en el proceso de ensayo y medida).

1.5.4 TIPOS DE BTAExisten varios tipos de banco de test, en el presente proyecto el equipo desarrollado es del tipo funcional,porque almacena unos datos para su posterior análisis.

1.5.4.1 In Circuit- Son los encargados de comprobar la continuidad, los circuitos abiertos y cerrados y de realizar

medidas sobre sistemas que se encuentran conectados.- Se basan en utilizar “camas de pinchos” para aplicar y recibir los estímulos analógicos y

fundamentalmente digitales.

1.5.4.2 Funcionales- Aplican estímulos al sistema a probar (tarjetas y sistemas) y miden las respuestas que generan.- Existen dos métodos para validar el test:

- Comparar las medidas con resultados correctos almacenados previamente.- Análisis particular de los datos obtenidos.

1.5.4.3 Known-Good- Sistemas de BTA que permiten mantener un sistema completo.- Se basan en introducir en un sistema que funciona correctamente la unidad de prueba y medir las

respuestas. Si el sistema funciona correctamente la unidad probada es correcta.

1.5.4.4 Comparación- El sistema compara la UBT con una referencia que funciona correctamente. Para ello aplica a la UBT

y a la referencia las mismas señales comparando las respuestas obtenidas.

1.5.4.5 Semiconduc tores y componentes- Son sistemas diseñados para probar dispositivos semiconductores.

1.5.5 ARQUITECTURA DE UN BTALa arquitectura de los sistemas de test (controlador + interfase) es la que se muestra en la figura 1.4.



UBT

Figura 1.4

Tal y como se ha comentado anteriormente existen varios tipos de interfases estándar hardware quepermiten enlazar la UBT con el controlador a través del instrumento. De forma general los más usadosserían:

IEEE 488.2: GPIB, HPIB (1987)- Hasta 15 equipos en una tarjeta. Máximo cuatro tarjetas por ordenador.- Velocidad de transferencia: 1 Mbytes/s.- Trigger lento.- Coste reducido.- Tamaño grande.- Posibilidad de compartir la instrumentación.

IEEE 1014: VME (1987) e IEEE 115: VXI (1992)- Hasta 256 equipos en varios bastidores.- 40 Mbytes/s con la versión 1.4 (Año 1996).- 166 Mbytes/s con las versión 2.0 (Año 2000).- Trigger de alta velocidad (TTL y ECL).- Tamaño reducido.- Si el numero de canales de medida/actuación es > 32 interesa utilizar VXI por coste.- Las soluciones actuales son mixtas.

1.5.6 VENTAJAS DE UN BTALas principales ventajas de estos sistemas, pueden resumirse en las siguientes:

- Disminución de los tiempos de prueba.- Posibilidad de repetición de las medidas.- Sencillo y accesible (No requiere conocimientos específicos).- Eliminación de errores.- Mayor capacidad de análisis.- Generación automática de estadísticas e informes.- Disminución de costes y aumento de la producción.

1.5.7 INSTRUMENTACIÓN GPIBEl presente proyecto resuelve la automatización del banco de test mediante el uso de instrumentos demedida equipados con bus GPIB o IEEE 488, que en el mundo de la instrumentación virtual es uno de los



más utilizados para interconectar instrumentos de laboratorio entre sí o con sus correspondientesinstrumentos virtuales.

Hewlett Packard desarrolló el GPIB original, llamado HP-IB, a finales de la década de los sesenta, cuandoaparecieron los primeros instrumentos controlables digitalmente y surgió la necesidad de estandarizar lacomunicación entre ellos y el ordenador (controlador). Posteriormente, otros fabricantes estudiaron cuálesserían los aspectos básicos que habría que coordinar para asegurar la compatibilidad de la comunicaciónentre los diversos instrumentos. Así, en el año 1975, el IEEE publicó el estandar ANSI/IEEE 488-1975,norma a seguir por todos aquellos fabricantes que deseaban utilizar el bus GPIB y que cubría losaspectos eléctricos, mecánicos y funcionales. Dado que esta primera norma no incluía indicaciones sobrela sintaxis o el formato de los comandos a usar, apareció la norma 488.2 que incluía un mínimo conjuntode mensajes que debía entender un instrumento o el tipo de formatos de datos o comandos.En 1990, un consorcio de compañías desarrolló el SCPI o Standard Commands for ProgrammableInstrumentation, que es un conjunto de comandos genéricos para instrumentos y que éstos debenobedecer.

Entonces, cronológicamente:

Hewlett-Packard designsHP-IB for instrumentationsystems

HP-IB becomes IEEE 488 standard

IEEE 488-1987 becomesIEEE 488.1-1987IEEE 488.2-1987 adopted

SCPI SpecificationIntroduced orIEEE 488 instruments

IEEE 488.2 Standardrevised

National Instruments proposeshigh-speed IEEE 488.1called HS488

1965 1975 1987 1990 1992 1993

Figura 1.5 Cronología GPIB

Specific Instrument Command Set

Common Commands and Queries

Syntax and Data Structures

Remote Messages

SCPI SCPI488.2 488.2488.1 488.1

Figura 1.6 Evolución del estandar

1.5.7.1 La norma IEEE-488.1

1.5.7.1.1 Objetivos

- Crear un sistema de instrumentación donde los instrumentos estén cerca.- Especificar los requisitos mecánicos, eléctricos y funcionales para poder interconectar instrumentos.- Permitir la comunicación directa entre instrumentos sin necesidad de que los datos pasen por el

controlador.- Definir un sistema que permita interconexionar instrumentos de velocidades diferentes, fabricantes

diferentes y características o capacidades diferentes.- Definir un sistema que no instroduzca restricciones sobre las características que tiene el instrumento.- Definir un sistema fácil de usar, de relativo bajo coste y que permita comunicaciones asíncronas en

un amplio margen de velocidades de transmisión de datos.



1.5.7.1.2 Características generales y especificaciones físicas

- El número máximo de dispositivos conectados al bus es 15, siendo forzósamente uno de elloscontrolador.

- Instrumentos interconectados mediante un cable en estrella o línea y de longitud máxima 20 metrosentre los 15 instrumentos,siendo la distancia máxima entre ellos de 2 metros.

- 16 líneas de señal (8 de datos y 8 de control)- Transferencia de señal asíncrona, controlada por 3 líneas de handshaking.- Velocidad máxima de transferencia de datos de 1 Mbyte/seg en distancia cortas.- Capacidad para direccionar 31 direcciones primarias, aunque sólo se puedan conectar 15

instrumentos. Además de las 31 primarias hay 31 secundarias, con un total de 931 posiblesdirecciones.

- En un sistema puede haber varios controladores aunque sólo uno podrá estar activo al mismotiempo.

1.5.7.1.3 Aspectos eléctricos:

- Cable con conector de 24 vías que es a la vez macho y hembra.- Tecnología TTL negada (0 lógico – V>+2 V, 1 lógico – V<0.8 V)- Los circuitos de ataque deben ser capaces de entregar 5.2 mA en estado alto o sumir 48 mA en

estado bajo.- Circuito de recepción: comparadores con histéresis para reducir el ruido.- Cada una de las líneas de cada instrumento tiene una carga resistiva, la tensión no será flotante

nunca.- Protección contra sobretensiones negativas.- Capacidad parásita <100 pF por instrumento.- Rmax líneas de datos y control de 0.14 Ω/m.- Rmax masa de 0.085 Ω/m.- Apantallamiento de 0.085 Ω/m.- Capacidades entre líneas <150 pF/m

Figura 1.7 Conector de 24 vías para bus GPIB



1.5.7.1.4 Especificaciones funcionales:

Capacidades fundamentales en la comunicación:

Se necesitan 3 elementos funcionales básicos:- Un dispositivo actuando como listener, es decir como “escuchando” del bus.- Un dispositivo actuando como talker, es decir como “hablando” al bus.- Un dispositivo actuando como controller, es decir dirigiendo el flujo de datos de forma adecuada

controlando la comunicación.

Estructura del bus:

Contiene 16 líneas para transportar la información, mensajes de interface y mensajes dependientes dedispositivo. Se organiza entre conjuntos:- Bus de datos con 8 líneas- Bus de control de transferencia de datos con 3 líneas.- Bus de administración general de interface.

Líneas de datos

- Son líneas bidireccionales.- Mensajes en código ASCII de 7 bits- Transmiten direcciones, órdenes de programación, información sobre el estado interno del

instrumento y resultados de medidas.- Las direcciones son necesarias para la identificación de cada dispositivo.- Se asegura que el instrumento más lento va a marcar el ritmo de la comunicación. No se pierden

datos.- Líneas DIO7...DIO0.

Líneas de control de transferencia de datos (handshaking)

- Líneas de lógica negativa de colector abierto (menor ruido)- DAV: Data Valid, controla dato correcto en bus.- NRFD: Not Ready For Data, preparado o no para recibir dato.- NDAC: Not Data Accepted, dato en bus no aceptado.

Líneas de control general de bus

- IFC: Interface Clear, inicia el bus en un estado conocido, la conecta el controller.- ATN: Attention, Informa del tipo de datos del bus (mensajes de interface ó comandos ASCII), la

actuva el controller.- REN: Remote Enable, habilita los dispotivos para controlarlos remotamente, la activa el controller.- EOI: End-or-Identify, señal de final de datos ó señal de ejecución de un Polling Paralelo, al activa el

talker.- SRQ: Service Request, alerta al controller de la necesidad de servicio,activada por un no-controlador.

Estados del dispositivo y funciones de la interface

- SH: Source Handshake, capacidad para verificar el protocolo de líneas de handshaking cuando esfuente de datos.

- AH: Acceptor Handshake, capacidad para verificar el protocolo de líneas cuando es sumidero dedatos.

- T: Talker, capacidad para enviar datos dependientes de dispositivo.- L: Listener, capacidad para recibir datos dependientes de dispositivo.



- SR: Service Request, capacidad completa de solicitud de servicio.- RL: Remote Local, capacidad completa de modos Remote y Local, es decir uso panel frontal de

instrumento o remotamente.- PP: Parallel Poll, capacidad de contestar al controlador cuando éste realiza un sondeo paralelo.- DC: Device Clear, capacidad de ser inicializado.- DT: Device Trigger, capacidad de disparo del dispositivo.- C: Controller, capacidad para enviar direcciones, comandos universales y comandos direccionados a

otros dispositivos a través del bus.- TE: Talker Extended, capacidad de usar direcciones extendidas como talker.- LE: Listener Extended, capacidad de usar direcciones extendidas como listener.

1.5.7.2 La norma IEEE-488.2

En 1987 se revisó la norma en su versión 1 y se introdujo una segunda versión ANSI/IEEE Std. 488.2-1987.

1.5.7.2.1 Objetivos

- Definir el mínimo conjunto de capacidades que ha de tener un instrumento.- Especificar la forma de presentar los datos a través del bus.- Definir un protocolo para enviar mensajes de dispositivo y la forma de enviar varios mensajes en una

sola cadena de caracteres.- Proporcionar un conjunto de comandos comunes a todos los dispositivos.- Definir el modelo estandar de bytes de información sobre el estado del dispositivo.

1.5.7.2.2 Comandos y funciones comunes

Comandos y preguntas comunesComando: *<MNEMONICO>Pregunta: *<MNEMONICO>?

COMANDOS DESCRIPCIÓN*IDN? Identification query*RST Reset*TST? Self-test query*OPC Operation complete*OPC? Operation complete query*WAI Wait to complete*CLS Clear status*ESE Event status enable*ESE? Event status enable query*ESR? Event status register query*SER Service request enable*SER? Service request enable query*STB? Read status byte query

Protocolos

PROTOCOLO DESCRIPCIÓNRESET Reset system (mandatory)FINDRQS Find device requesting service



ALLSPOLL Serial poll all service (mandatory)PASSCTL Pass controllREQUESTCTL Request controllFINDLSTN Find listenersSETADD Set addressTESTSYS Self-test system

Registros comunes

Se pueden destacar:- Standard Event Status Register: agrupa un conjunto de informaciones que hacen referencia a

sucesos y errores muy frecuentes en todos los instrumentos. Para consultarlo existen máscaras.Para cambiar y conocer las máscaras se dispone de los comandos ya citados *ESE y *ESE? Paraconocer el valor del Event Register el comando *ESR?

- Questionable Data: registro que almacena sucesos propios del instrumento.- Status Byte: Registro de estado (ya existe en la 488.1). Con los comando asociados *STB?, *SER y

*SER?

En general, la norma 488.2 ya ha definido códigos, formatos y protocolos estándares en la transferenciasde datos, pero aún quedarían por definir los comandos concretos dependientes del dispositivo. La normano obliga al uso de palabras especificas por lo que es habitual encontrarse con incompatibilidades entreinstrumentos de distintos fabricantes. Para resolver ésto y facilitar la compatibilidad de forma total, se creóla norma SCPI.

1.5.7.3 La norma SCPI

La norma SCPI (Standard Commands for Programmable Instrumentation), establece una estructura decomandos y datos para cualquier tipo de instrumentos.

Esta basada en los diagramas de bloques de subsistemas, aplicable a gran cantidad de instrumentos. Enla siguiente figura se puede ver cómo se representaría un instrumento SCPI:

Figura 1.8 Diagrama de uns instrumento SCPI

- Signal Routing. O encaminamiento de señal. Se ocupa de dirigir una señal física desde el exteriorhacia el bloque de medida de señales y viceversa, desde el bloque de generación de señal hacia elexterior.

- Measurement Function. O bloque de medida. Convierte la señal a un formato conocido para poderser procesado. Este bloque contiene 3 subsistemas:- INPut: Acondiciona la señal de entrada antes de la conversión a formato digital. Usa filtros,

escalados, atenuaciones, etc.



- SENse: Convierte la señal a un formato digital que se puede tratar fácilmente de manera que secontrola la resolución, rango de medida, rechazo en modo serie, etc.

- CALCulate: Transforma los datos adquiridos a un formato más útil que facilite la aplicación.Conversión de unidades, frecuencia, etc.

- Signal Generation. O bloque de generación de señal. Transforma datos internos en señales que sepuedan utilizar en el exterior del instrumento. Se divide a su vez en 3 subsistemas:- OUTPut: Con la señal generada se puede acondicionar mediante filtros, sumas de offset, etc.,

antes de extraerla al exterior.- SOURce: Se genera la señal según ciertas características indicadas. Por ej. Modulación en

amplitud, corriente a proporcionar, la frecuencia, etc.- CALCulate: Convierte unidades o cambia de dominio.

- MEMory. O bloque de memoria. Retiene la información interna necesaria para llevar a cabo el restode procesos.

- FORMat. Adapta la información que se genera en el equipo o la recogida del exterior para que puedaser transmitida por el bus, verificando convenientemente la norma.

- TRIGger. O bloque de disparo. Sincroniza los diversos bloques y acciones del instrumentoo consucesos externos o con otros instrumentos.

Todas estas funciones de medida proporcionan gran compatibilidad entre instrumentos dado que adaptana un formato estandar la información y la hacen independiente de la funcionalidad del instrumento.

La forma de contruir los comandos SCPI es mediante el uso de una estructura jerárquica de comandosque ya existe y que podría tener una forma como la mostrada en la figura 1.9.

SENSe

VOLTage POWer CURRent

RANGe

UPPer LOWer AUTO

DIRection

EITHer DOWN UP

Figura 1.9 Estructura jerárquica de contrucción de comandos SCPI

Se puede ver como los comandos referidos a SENSe son los que controlan parámetros como rango,resolución, etc. Si se deseara por ejemplo configurar un instrumento para una medida de voltageutilizando el autorango dinámico, el comando sería el siguiente:

SENS:VOLT:RANG:AUTO:DIR:EITH

Siguiendo esquemas parecidos de otros instrumentos se podrían construir comandos como:



MEAS:VOLT:DC?MEAS:FREQ?SENS:VOLT:DC:RANG <range>SENS:CURR:DC:RES <resolution>

Estos son algunos ejemplos de los árboles de comandos que se pueden hallar en los instrumentos.Normalmente en el manual de programación de un instrumento aparece el árbol de comandos entero y laexplicación de cada uno de ellos.

En cualquier caso, la sintaxis para la construcción de comandos y preguntas generalmente es:

<command>:<command>:<command>... <parameter><command>:<command>:<command>... ?

En resumen, la organización de las normas que rigen el bus GPIB, sería:

Figura 1.10 Especificaciones de las normas

Como se puede ver, la programación de un sistema GPIB a base de comandos SCPI es bastantelaboriosa. Aunque hace años era la única opción disponible; hoy en día se dispone de drivers para losprincipales entornos de programación que permiten el acceso a los instrumentos a más alto nivel.

Históricamente, el primer paso hacia la estandarización fue VISA (Virtual Instruments SoftwareArchitecture), un convenio de Agilent y NI para acceder a los instrumentos de la misma formaindependientemente de la interfaz física (GPIB, puerto serie, etc).

En 1998 surgió el consorcio IVI (Interchangable Virtual Instruments) entre una treintena de compañías,incluyendo usuarios de sistemas como Boeing, y fabricantes de hardware como Agilent, Tektronix, NI, etc,con el objetivo de alcanzar una estandarización de los drivers de los instrumentos.

En concreto, IVI aporta las siguientes novedades:

- Adopción de VISA (independizando la programación respecto al bus de interfaz).- Posibilidad del intercambio de instrumentos, incluso de distintos fabricantes.- Posibilidad de trabajar con instrumentos simulados durante el desarrollo de aplicaciones, cuando la

disponibilidad de los equipos está restringida.- Acceso a los instrumentos mediante una caché de estado, que optimiza el tráfico del bus cambiando

el estado del instrumento sólo de forma incremental.- Posibilidad de programación multihilo.



Los drivers IVI están clasificados en ocho clases o plantillas, correspondientes a los siguientesinstrumentos de medida:- Fuentes DC- Multímetros digitales- Generadores de funciones- Osciloscopios- Medidores de potencia- Generadores de RF- Analizadores de espectros- Conmutadores de señales (switches)

1.5.7.4 Circuitos VLSI adaptadores del bus GPIB

- TMS9914 (Texas Instruments)- i8291A, i8292 (Intel)- µPD7210 (NEC)- Turbo 488, NAT4882 y TNT 4882 (National Instruments)

1.5.8 TOPOLOGÍAS DE CONVERTIDORES DC-DC

A continuación se citan las distintas topologías de convertidores DC-DC que pueden ser analizados por leequipo desarrollado en el presente proyecto (tratamiento especial para convertidores con salida invertida).

1.5.8.1 No aislados

1.5.8.1.1 Buck

+VOUT-

VIN

VS1 (t)

VOFF

VSAT

t

tON T

IS1 (t)

ID1 (t)

VD1 (t)

IL1 (t)

+VF

-VR

RL

S1 L1

C1D1

Indica corriente con S1 “On” (Cerrado)Indica corriente con S1 “Off” (Abierto)

Figura 1.11

(VIN-VOUT)tON = VOUT(T-tON)

(VIN)tON = (VOUT)T

VOUT = VIN(tON/T), tON/T= duty cycle (d)

VOUT/VIN = d



1.5.8.1.2 Boost

+VOUT-

VIN

VS1 (t)

VOFF

VSAT

t

tON T

IS1 (t)

ID1 (t)

VD1 (t)

IL1 (t)

+VF

-VR

RLS1

L1

C1

D1


Figura 1.12

(VIN)tON = (VOUT-VIN)(T-tON)

(VIN)T = VOUT(T-tON)

VOUT = VIN(T/(T-tON))

VOUT = VIN(1/(1-d))

VOUT/VIN = 1/(1-d)

1.5.8.1.3 Buck-boost

+VOUT-

VIN

VS1 (t)

VOFF

VSAT

t

tON T

IS1 (t)

ID1 (t)

VD1 (t)

IL1 (t)

+VF

-VR

RL

S1

L1C1

D1


Figura 1.13

(VIN)tON = -VOUT(T-tON)

VOUT =(-VIN)(tON/(T-tON))

VOUT = -VIN(d/(1-d)

VOUT/VIN = -d/(1-d)



1.5.8.1.4 Cûk

+VOUT-

VIN

VS1 (t)

VOFF

VSAT

t

tON T

IS1 (t)

ID1 (t)

VD1 (t)

IL1 (t)IL2 (t)

+VF

-VR

RL

S1

L1

C2

D1


C1 L2

IC1 (t)

Figura 1.14

(VIN)tON = (VC1-VIN)(T-tON)

VC1 = (VIN)(T/(T-tON))

VC1 = VIN(1/(1-d)) y (VC1+VOUT)tON = -VOUT(T-tON)

VC1 = (-VOUTT)/tON

VC1 = -VOUT/d

-VOUT/d = VIN(1/(1-d))VOUT/VIN = -d/(1-d)

1.5.8.2 Aislados

1.5.8.2.1 Flyback

+VOUT-

VIN

VS1 (t)2VIN

VSAT

t

tON T

IS1 (t)

ID1 (t)

VD1 (t)

IRL (t)

+VF

-VR

RL

S1

T1

C1

D1


N:1

VIN

Figura 1.15

(VIN/N)tON = VOUT(T-tON)

(VIN)tON = NVOUT(T-tON)

VOUT = (VIN)tON/(NT-NtON), tON/T = duty cycle (d)

VOUT/VIN = d/(N-Nd)

VOUT/VIN = (1/N)(d/(1-d)



1.5.8.2.2 Forward

+VOUT-

VIN

VS1 (t)2VIN

VSAT

t

tON T

IS1 (t)

ID1 (t)

ID2 (t)

IL1 (t)

RL

S1

T1

C1

D1


N:1

VIN

D2

L1

Figura 1.16

(VIN/N - VOUT)tON = VOUT(T-tON)

VOUT = (VIN/N)(tON/T)

VOUT/VIN = (1/N)d

1.5.8.2.3 Push-pull

+VOUT-

VIN

VS1

2VIN

VSAT

t

tON T

IS1 (t)

ID1 (t)

IL1 (t)

RL

S2

C1

D1

Indica corriente con S1 “On” (Cerrado) y S2 “Off” (Abierto)Indica corriente con S1 “Off” (Abierto) y S2 “On” (Cerrado)

N:1

VIN

L1

T1bs

T1as

T1bp

T1ap

S1 D2

VS2

2VIN

VSAT

VIN

IS2 (t)

ID2 (t)

Figura 1.17

(VIN/N - VOUT)tON = (VOUT)(T/2-tON)

VOUT = (2VIN/N)(tON/T)

VOUT/VIN = (2/N)d



1.6 DESCRIPCIÓN GENERAL

1.6.1 ENSAYOS

El objetivo persigue la medida y registro automático de los parámetros más significativos de las distintastopologías de convertidores de potencia. Este test se realiza normalmente en el laboratorio y puede llevara resultados erróneos o distorsionados si no se procede cuidadosamente. A continuación se describen losequipos, configuraciones y procedimientos más adecuados para el test y registro de los parámetros de losconvertidores.

1.6.1.1 Parámetros en régimen estacionario

1.6.1.1.1 Tensión Inicial de salida (Set Point)

Especificación: La tensión de salida de los convertidores de potencia suele especificarse normalmentecomo un valor nominal ideal VOUT (en Voltios) con una tolerancia de precisión asociada en un tantoporcentual del valor nominal (± 1 %, ± 2 %, etc.). Los fabricantes de convertidores suelen especificar estaprecisión bajo unas condiciones concretas de test como la temperatura ambiente (+25ºC), tensiónnominal de entrada, 50 % de la carga, etc.

Preparación del ensayo:

UBT

+ +

_ _

+ +

IIN IOUT

VS

Fuentevariablede tensión

VIN VOUT IOUT

Cargavariable

+

_ Sonda Sonda

Figura 1.18. Regulación DC de línea/carga, eficienciay rango de tensión de entrada se miden en un mismo ensayo

Procedimiento: Medir VOUT después de medir exactamente la tensión de entrada VIN y la corriente desalida IOUT. Con la disposición mostrada en la figura anterior, ir realizando medidas de VOUT con todas lascombinaciones de mínima y máxima tensión de entrada y mínima y máxima corrientes de carga (como seresume en la tabla de más abajo). Esto proporciona la información necesaria para el cálculo y verificaciónde las regulaciones de línea y de carga. Si además se registra la corriente de entrada IIN, se podrácalcular también la eficiencia.

En este proyecto, la matriz de test que se adquirirá medirá valores para 12 intervalos en toda laexcursión de valores de la tensión de entrada y 12 intervalos en toda la excursión de valores decorriente de salida. Es decir 144 medidas en total.



Ensayo # Tensiónde entrada

Corrientede entrada

Corrientede salida

Tensiónde salida

1 VIN(nom.) IIN1 IOUT(nom.) VO1

2 VIN(nom.) IIN2 IOUT(min.) VO2

3 VIN(nom.) IIN3 IOUT(max.) VO3

4 VIN(min.) IIN4 IOUT(nom.) VO4

5 VIN(min.) IIN5 IOUT(min.) VO5

6 VIN(min.) IIN6 IOUT(max.) VO6

7 VIN(max.) IIN7 IOUT(nom.) VO7

8 VIN(max.) IIN8 IOUT(min.) VO8

9 VIN(max.) IIN9 IOUT(max.) VO9

Tabla 1.1. Matriz de test

1.6.1.1.2 Regulación de carga

Especificación: La regulación de carga se define como la excursión/desviación máxima de la tensión desalida actual medida anteriormente, cuando la carga varía en todo el rango de operación especificado,mientras que la tensión de entrada se mantiene constante (normalmente en su valor nominal). Laregulación de carga se da en tanto porciento y se calcula en función de la tensión nominal de salida y lamedida, en tanto que ambas deben ser distintas en un valor pequeño.

La tensión de salida suele variar monotónicamente con la corriente de carga. Por tanto, la regulación decarga puede ser calculada a partir del punto medio del rango de operación de carga (50% de la carga) ymidiendo ambos extremos del rango o simplemente midiendo desde un extremo (mínima carga) hasta elotro (máxima carga). A veces, por su propia topología y funcionamiento (lazos de control), losconvertidores requieren de un nivel mínimo de corriente de carga (normalmente un 10-20%) para regularcorrectamente. Por debajo de este umbral no funcionan correctamente, es por esto que se debe conocereste límite.

Preparación del ensayo: Todas las medidas necesarias para la determinación de la regulación de cargahan sido obtenidas en el test del parámetro anterior, en la matriz de test.

Cálculo: Los valores de VO1 hasta VO3 se utilizan para el cálculo de la regulación de carga como:

Regulación de carga (%)100V

VV

1O

1O3O ⋅

−= , y


VV

1O

1O2O ⋅

−= , ó


VV

1O

2O3O ⋅

−=

Por ejemplo, si se especifica una precisión de la tensión de salida bajo unas condiciones de test del 50 %de carga y una regulación de carga del ±1 %, quiere decir que VOUT puede cambiar hasta un +1 % cuandola carga se mueve entre el 50 % y el 100 %, mientras que si ésta se mueve en sentido opuesto del 50 %al 0 % (o cualquier umbral mínimo necesario) VOUT puede oscilar en un –1 %. Variando entonces la cargade 0 % a 100 % la tensión de salida tiene una excursión máxima de un 2 %.



1.6.1.1.3 Regulación de línea

Especificación: La regulación de línea se define como la máxima excursión/desviación del valor medidode la tensión de salida para variaciones de la tensión de entrada en todo su rango, mientras se mantieneconstante la corriente de carga (normalmente su valor máximo). Este parámetro se especifica tambiéncomo un porcentaje y se calcula a partir de la tensión nominal de salida y la medida.

De la misma forma que ocurre con la corriente de carga, la tensión de salida, varía monotónicamente conla tensión de entrada. Entonces se puede calcular la regulación de línea, igual que en el caso anterior,midiendo del punto medio hacia los extremos o de un extremo (VIN mínima) al otro (VIN máxima).

Preparación del ensayo: Los valores para el cálculo de este parámetro ya se han obtenido, igual que enel parámetro anterior, del primer test.

Cálculo:

Regulación de línea (%)100V

VV

3O

3O9O ⋅

−= , y


VV

3O

3O6O ⋅

−= , o


VV

3O

6O9O ⋅

−=

1.6.1.1.4 Eficiencia

Especificación: El parámetro de eficiencia en la conversión de potencia se especifica como la relaciónentre la potencia de salida y la de entrada, en tanto por ciento. Normalmente se suele dar en condicionesde test de tensión nominal de entrada y corriente de carga máxima o casi máxima.

Procedimiento de ensayo: Todo lo necesario ha registrado en la matriz de test.

Cálculo: Puede calcularse a partir de cualquiera de los productos de corriente por tensión, como porejemplo:

Eficiencia 1 (%)100I.)·nom(V

.)max(I·V

1ININ

OUT3O ⋅

= , o

Eficiencia 2 (%)100I.)·min(V

.)max(I·V

2ININ

OUT6O ⋅

= , o

Eficiencia 3 (%)100I.)·min(V

.)min(I·V

3ININ

OUT5O ⋅

= , o

Eficiencia 4 (%)100I.)·max(V

.)max(I·V

4ININ

OUT9O ⋅

= , o

Eficiencia 5 (%)100I.)·max(V

.)min(I·V

5ININ

OUT8O ⋅

= , etc.



1.6.1.1.5 Transitorio de línea

IOUT

Cargavariable

VIN

+

_

0

VIN(t)

VIN (max)

VIN (min)

t

VIN(t)

VIN (max)

VIN (min)

0t

VOUT(nom)

VOUT (max)

VOUT (min)

VOUT(t)

Vp(+)

Vp(-)

ts(-)

ts(+)

Vp(+)

Vp(-)

ts(-)

ts(+)

VOUT(nom)

VOUT (max)

VOUT (min)

VOUT(t)

UBT

+ +

_ _

Figura 1.19 Transitorio de línea describe la respuesta del convertidor paraun escalón en la tensión de entrada

Especificación: Este parámetrono suele ser especificado por lamayoría de fabricantes deconvertidores. El test resultainteresante cuando la futuraaplicación del convertidor auguravariaciones abruptas en la tensiónde entrada o bien en fase dedesarrollo del convertidor, paraconocer el correcto funciona-miento del lazo de control deldispositivo. La regulación AC delínea o más conocida comorespuesta al transitorio de línea,se especifica usualmente comouna perturbación en la tensión deentrada y un tiempo de esta-blecimiento asociado a la salidapara alcanzar el estado esta-cionario. La perturbación es nor-malmente una transición a modode escalón en la tensión de VIN(min)a VIN(max).La respuesta se especifica comola máxima desviación de la ten-sión de salida en mV o sobrepicoen % y el tiempo de estable-cimiento asociado. Este tiempo,se define en ms y se calcula apartir del punto en el que la ten-sión de salida deja el valor nomi-nal hasta que vuelve y permanecedentro del rango especificado.

Procedimiento de ensayo: fijando IOUT de salida (normalmente 50 % de IOUT(max)) se realiza la transiciónrápida en la tensión de entrada entre VIN(min) y VIN(max). La respuesta del transitorio se mide en 2 partes, laamplitud de pico Vp (o sobrepico en %) de la tensión de entrada y el tiempo de establecimiento ts. Enfunción del diseño y del ajuste del convertidor la salida puede presentar una respuesta subamortiguada osobreamortiguada.

Para el ensayo del transitorio de línea se usará un hardware específico diseñado a medida (ref. 1.6.3.Módulo experimental).

Cálculo:

Vp(+), Vp(-), ts(+) y ts(-) son valores medidos.

Sobrepico (%)100.)nom(V

)nom(VVpOUT

OUT ⋅

−=



1.6.1.1.6 Transitorio de carga

IOUT

Fuentevariablede tensión

VIN

+

_

0

IOUT(t)

¾ IOUT(max)

½ IOUT(max)

t

0t

VOUT(nom)

VOUT (max)

VOUT (min)

VOUT(t)

Vp(+)

Vp(-)

ts(-)

ts(+)

Vp(+)

Vp(-)

ts(-)

ts(+)

VOUT(nom)

VOUT (max)

VOUT (min)

VOUT(t)

UBT

+ +

_ _

IOUT(t)

¾ IOUT(max)

½ IOUT(max)

Figura 1.20 Transitorio de carga describe la respuesta del convertidor paraun escalón en la corriente de salida

Especificación: La regulación ACde carga o respuesta al transitoriode carga se especifica como unaperturbación en la carga delconvertidor y un tiempo deestablecimiento asociado paraalcanzar el estado estacionario.La perturbación es normalmenteun cambio escalonado en la cargade amplitud 25 % de la máxima,entonces va de 0.5IOUT(max) hastael 0.75IOUT(max), o del 50 %,entonces va de 0.5IOUT(max) hastael IOUT(max). La respuesta seespecifica como la máximadesviación de la tensión de salidaen mV o sobrepico en % y eltiempo de establecimiento aso-ciado. Este tiempo, se define enms y se calcula a partir del puntoen el que la tensión de salida dejael valor nominal hasta que vuelvey permanece dentro del rangoespecificado.

Procedimiento de ensayo:fijando VIN de entrada en su valornominal y IOUT en el punto departida, se realiza la transiciónrápida en la carga del convertidory se observa la tensión de salida.La respuesta del transitorio semide en 2 partes, la amplitud depico Vp (o sobrepico en %) de la

tensión de entrada y el tiempo de establecimiento ts. En función del diseño y del ajuste del convertidor lasalida puede presentar una respuesta subamortiguada o sobreamortiguada.

Para el ensayo del transitorio de carga se usará un hardware específico diseñado a medida (ref. 1.6.3.Módulo experimental).

Cálculo:

Vp(+), Vp(-), ts(+) y ts(-) son valores medidos.

Sobrepico (%)100.)nom(V

)nom(VVpOUT

OUT ⋅

−=



1.6.2 SOFTWARE BTA

El programa BTA, basado en LabVIEW está configurado por distintos subprogramas (funciones yvariables). Aquí se mostraran los paneles frontales de los subprogramas desarrollados, aunque algunos,los estrictamente funcionales, no son visibles por el usuario y, consecuentemente, el aspecto de su panelfrontal es irrelevante.

El siguiente árbol esquematiza la dependencia y jerarquía funcional del sistema.

Figura 1.21 Jerarquía de VIs

1.6.2.1 Lista de funciones

Icono de escritorio de inicio del programa.

PRINCIPAL.VI: Programa que contiene el cuerpo principal del banco, llama al resto desubprogramas (subVIs).(Panel frontal no visible por el usuario)

CREAWORD.VI: SubVI que crea el archivo en formato word donde se guardaran los resultadosde los ensayos.(Panel frontal visible por el usuario)

MAIN_DC_DC.VI: SubVI que permite introducir todos los parámetros del convertidor a testear yseleccionar los ensayos a realizar. Estos datos se usaran en la preparación de los ensayos yprogramación de los instrumentos.(Panel frontal visible por el usuario)

INIT_TM.VI: SubVI que permite la inicialización de la variable global TM (Matriz de Test).(Panel frontal no visible por el usuario)

CALC_TM.VI: SubVI que programa instrumentos y realiza las medidas a la vez que las vaalmacenando en la variable global TM (Matriz de Test)(Panel frontal visible por el usuario)

EFICIENCIA.VI: SubVI que realiza los cálculos oportunos y muestra los resultados del ensayode eficiencia. Permite guardar los resultados en el archivo creado por Creaword.vi.(Panel frontal visible por el usuario)

REG_CARGA.VI: SubVI que realiza los cálculos oportunos y muestra los resultados del ensayode regulación de carga.Permite guardar los resultados en el archivo creado por Creaword.vi.(Panel frontal visible por el usuario)



REG_LINEA.VI: SubVI que realiza los cálculos oportunos y muestra los resultados del ensayode regulación de línea. Permite guardar los resultados en el archivo creado por Creaword.vi.(Panel frontal visible por el usuario)

TRAN_CARGA.VI: SubVI que realiza los cálculos oportunos y muestra los resultados delensayo de transitorio de carga. Permite guardar los resultados en el archivo creado porCreaword.vi.(Panel frontal visible por el usuario. Usa el módulo experimental)

TRAN_LINEA.VI: SubVI que realiza los cálculos oportunos y muestra los resultados del ensayode transitorio de línea. Permite guardar los resultados en el archivo creado por Creaword.vi.(Panel frontal visible por el usuario. Usa el módulo experimental)

INIT_6050.VI: SubVI de inicialización de la carga Agilent DC Electronic Load 6050.(Panel frontal no visible por el usuario)

PROG_6050.VI: SubVI de programación de la carga Agilent DC Electronic Load 6050(Panel frontal no visible por el usuario)

PROGT_6050.VI: SubVI de programación en el caso de transitorio de carga, de la carga AgilentDC Electronic Load 6050(Panel frontal no visible por el usuario)

INIT_6683.VI: SubVI de inicialización de la fuente Agilent DC Power Supply 6683A.(Panel frontal no visible por el usuario)

PROG_6683.VI: SubVI de programación de la fuente Agilent DC Power Supply 6683A.(Panel frontal no visible por el usuario)

PROG_6574.VI: SubVI de programación analógica de la fuente HP DC Power Supply 6574A.(Panel frontal no visible por el usuario. Usa el módulo experimental)

AUTOSET_SCOPE.VI: SubVI de inicialización del osciloscopio Tektronix TDS 3012B.Básicamente realiza un Autoset.(Panel frontal no visible por el usuario)

SCOPE_ACQ.VI: SubVI que permite la adquisición de la curva capturada por el osciloscopio.(Panel frontal no visible por el usuario)

PARAMTRAN.VI: SubVI que realiza los cálculos de los parámetros de transitorios: sobrepico,tiempo de establecimiento, tensiones máxima y mínima.(Panel frontal no visible por el usuario)

HLP_TRAN_LINEA.VI: SubVI que muestra en pantalla la ayuda de usuario del subVI detransitorio de línea.(Panel frontal no visible por el usuario)

HLP_TRAN_CARGA.VI: SubVI que muestra en pantalla la ayuda de usuario del subVI detransitorio de carga.(Panel frontal no visible por el usuario)

HLP_CALC_TM.VI: SubVI que muestra en pantalla la ayuda de usuario del subVI de cáculo dela matriz de test Calc_TM.vi.(Panel frontal no visible por el usuario)



INIT_GPIB.VI: SubVI que realiza una comprovación de los instrumentos conectados al BusGPIB.(Panel frontal no visible por el usuario)

CARGA_COMENT.VI: SubVI que permite al usuario introducir un comentario queporsteriormente se añadirá al documento de resultados.(Panel frontal visible por el usuario)

1.6.2.2 Lista de var iables

PATH.VI: Variable string que almacena el nombre y ruta del archivo de resultados. Se carga enCreaword.vi.

TM.VI: Variable numeric single array 2D matriz de test (4x144) que almacena las medidasrealizadas en Calc_TM.vi. Se construye a partir de VIN_TEST (12) e IOUT_TEST (12), paracada Vin se aplica las 12 Iout.

0 1 2 30 Vin0.0 Iin0.1 Iout0.2 Vout0.31 Vin1.0 Iin1.1 Iout1.2 Vout1.3

... ... ... ... ...142 Vin142.0 Iin142.1 Iout142.2 Vout142.3143 Vin143.0 Iin143.1 Iout143.2 Vout143.3

DC_DC_NOM.VI: Variable numeric single array 1D (11) que almacena los parámetrosnominales del convertidor dcdc, se carga en Main_dc_dc.vi.

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10Vin

(nom)Vin

(min)Vin

(max)Iin

(nom)Iin

(max)Vout

(nom)Vout(min)

Vout(max)

Iout(min)

P(nom)

P(max)

DC_DC_ENS.VI: Variable boolean array 1D (7) que almacena los ensayos a realizar, se cargaen Main_dc_dc.vi.

0 1 2 3 4 5 6Reg línea Reg carg Eficiencia Tran carg Tran linea Rizad out Arranque

VIN_TEST.VI: Variable numeric single array 1D (12) que almacena los valores de Vin que seaplicaran en el test para calcular TM, son 12 valores escalonados en todo el rango de posiblestensiones de entrada. Contiene intercalado el valor nominal.

*INDEX_VINNOM.VI: Varible numeric single que almacena la posición exacta del valorVin(nominal) en el vector Vin_test.

IOUT_TEST.VI: Variable numeric single array 1D (12) que almacena los valores de Iout que seaplicaran en el test para calcular TM, son 12 valores escalonados en todo el rango de posiblescorrientes de salida. Contiene intercalado el valor nominal.

*INDEX_IOUTNOM.VI: Varible numeric single que almacena la posición exacta del valorIout(nominal) en el vector Iout_test.

COMENT.VI: Varible string que almacena el comentario que se añadirá al documento deresultados..



1.6.2.3 Funciones de usuarioA continuación se describen las funciones que son visibles por el usuario y, por tanto, cuyos panelesfrontales requieren de su intervención para el correcto funcionamiento del programa.

1.6.2.3.1 Creaword.vi

Figura 1.22 Panel frontal de Creaword.vi.

La figura 1.22 muestra el primer panelfrontal que encuentra el usuario y quepermite la introducción del nombre delarchivo en el que se guardaran losresultados de los ensayos, comentarios,etc., así como el título del documento y elnombre del usuario (autor) de losensayos.

Pulsando “Aceptar”, crea el archivo[nombre.doc], lo guarda en la carpetaResultados ubicada en C:\BTA (debeasegurarse la existencia de dicha ruta, sino, por defecto lo dejará en el directorioraíz C:).

1.6.2.3.2 Main_dc_dc.vi

La figura 1.23 muestra el panel frontalque permite la introducción de losparámetros nominales del convertidor atestear así como la selección de losensayos a los que se someterá.

Pulsando “Aceptar” almacena los valoresintroducidos de Vin(nom), Vin(min),Vin(max), Iin(nom), Iin(max), Vout(nom),Vout(min), Vout(max), Iout(min), P(nom),P(max), actualizando las variablesglobales dc_dc_nom, dc_dc_ens, calculay actualiza los 12 valores que componenlos vectores de test Vin_test e Iout_test,y los índices a los valores nominales,*IndexVin_nom e *IndexIout_nom.

Figura 1.23 Panel principal para introducir los parámetrosNominales del convertidor a probar y los ensayos

y medidas que se desean realizar.



1.6.2.3.3 Hlp_Calc_TM.vi

Figura 1.24 Panel de ayuda de disposición eInterconexión de instrumentos para la captura

de datos (medida de la matriz de test)

La figura 1.24 muestra el panel frontal deayuda de usuario que indica quéelementos intervienen en el proceso demedida de valores para matriz de test ycómo debe realizarse la interconexión deestos.

Para la catura de TM intervienen:- Fuente DC Agilent 6683A.- Multímetro HP 34401A.- Carga DC Agilent 6050A.- UBT: convertidor a testear- Cableado

Pulsando “Aceptar” el usuario confirma lacorrecta disposición de todos los ele-mentos mostrados y su estado activo.

1.6.2.3.4 Calc_TM.vi

La figura 1.25 muestra el panel frontal amodo de barra de evolución del procesode captura de medidas y carga de lamatriz de test.

En realidad, el proceso va programandola fuente de alimentación y la cargaelectrónica, y realizando las medidas deIin y Vout, para completar la matriz detest.

Una vez cargada TM, ya se puedenrealizar los ensayos de Eficiencia,Regulaciones de Carga y Línea, que secalculan a partir de los datosalmacenados.

Figura 1.25 Barra de evolución durante elproceso de captura

6



1.6.2.3.5 Eficiencia (Eficiencia.vi)

Figura 1.26 Panel frontal de Eficiencia.vi.

En la figura 1.26 puede verse el panelfrontal que muestra los resultados del loscálculos de eficiencia, aplicando loscálculos descritos en el apartado 1.6.1.1.4.

Pulsando “Aceptar” permite guardar, si sedesea, el resultado en el archivo word, asícomo incluir comentarios sobre el mismo.A su vez, el usuario puede moversemediante el cursor, por las distintas curvasrepresentadas.

1.6.2.3.6 Regulación de carga (Reg_carga.vi)

En la figura 1.27 puede verse el panel frontalque muestra los resultados del los cálculos deregulación de carga, aplicando los cálculosdescritos en el apartado 1.6.1.1.2.

Pulsando “Aceptar” permite guardar, si sedesea, el resultado en el archivo word, asícomo incluir comentarios sobre el mismo. A suvez, el usuario puede moverse mediante elcursor, por las distintas curvas representadas.

Figura 1.27 Panel frontal de Reg_carga.vi.

1.6.2.3.7 Regulación de línea (Reg_línea.vi)

Figura 1.28 Panel frontal de Reg_línea.vi.

En la figura 1.28 puede verse el panelfrontal que muestra los resultados del loscálculos de regulación de línea, aplicandolos cálculos descritos en el apartado1.6.1.1.3.

Pulsando “Aceptar” permite guardar, si sedesea, el resultado en el archivo word, asícomo incluir comentarios sobre el mismo.A su vez, el usuario puede moversemediante el cursor, por las distintas curvasrepresentadas.



1.6.2.3.8 Hlp_Tran_carga.vi

La figura 1.29 muestra el panel frontal deayuda de usuario que indica qué elementosintervienen en el ensayo del transitorio decarga y cómo debe realizarse lainterconexión de estos.

En este caso intervienen:- Fuente DC Agilent 6683ª.- Osciloscopio Tektronix TDS3012B- Carga DC Agilent 6050A.- Módulo experimental- UBT: convertidor a testear- Cableado

Pulsando “Aceptar” el usuario confirma lacorrecta disposición de todos los elementosmostrados y su estado activo

Figura 1.29 Panel de ayuda de usuario para la disposición einterconexión de instrumentos para la realización del transitorio.

1.6.2.3.9 Transitorio de carga (Tran_carga.vi)

Figura 1.30 Panel principal para introducir los datos del ensayo.

Figura 1.31 Muestra resultado del transitoriocapturado por el osciloscopio

En las figuras 1.30 y 1.31 se muestranlas dos pantallas del panel frontal, unaque permite la introducción de losparámetros del transitorio y otra quemuestra los resultados.

El usuario debe introducir tensión deentrada y salida del convertidor, corrientenominal y máxima de salida, entre lasque sucederá el transitorio. así como losparámetros estimados de respuesta.Además, debe escoger el sentido deltransitorio (flanco):- Iout(nom) --> Iout(max) o de subida- Iout(max) --> Iout(nom) o de bajada

Una vez realizado el ensayo permite alusuario moverse por la curva capturadamediante el cursor (esto calcula de formamanual el tiempo de establecimiento Ts(man) a partir del indicador de Trigger(T)).

Por otro lado pulsando en “Repetir”puede repetirse el transitorio modificandoparámetros si es necesario, pulsando en“Aceptar” puede o no guardarse elresultado, y pulsando “Añadircomentario” permite incluir el el archivode resultados el comentario deseado.



1.6.2.3.10 Hlp_Tran_linea.vi

Figura 1.32 Panel de ayuda de usuario para la disposición einterconexión de instrumentos para la realización del transitorio

La figura 1.32 muestra el panel frontal deayuda de usuario que indica quéelementos intervienen en el ensayo deltransitorio de línea y cómo deberealizarse la interconexión de estos.

En este caso intervienen:- Fuente DC Agilent 6683A.- Fuente DC HP 6574A.- Osciloscopio Tektronix TDS3012B- Carga DC Agilent 6050A.- Módulo experimental- UBT: convertidor a testear- Cableado

Pulsando “Aceptar” el usuario confirma lacorrecta disposición de todos los ele-mentos mostrados y su estado activo

1.6.2.3.11 Transitorio de linea (Tran_línea.vi)

Igual que en caso anterior el panel frontales de dos pantallas, una que permite laintroducción de los parámetros deltransitorio y otra que muestra losresultados.

El usuario debe introducir las tensionesde entrada del convertidor entre las quesucederá el transitorio (V1 y V2), tensióny corriente nominales de salida, así comolos parámetros estimados de respuesta.Además, debe escoger el sentido deltransitorio (flanco):- V2 --> V1 o de subida- V1 --> V2 o de bajada

Una vez realizado el ensayo permite alusuario moverse por la curva capturadamediante el cursor (esto calcula de formamanual el tiempo de establecimiento Ts(man) a partir del indicador de Trigger(T)).

Por otro lado pulsando en “Repetir”puede repetirse el transitorio modificandoparámetros si es necesario, pulsando en“Aceptar” puede o no guardarse elresultado, y pulsando “Añadircomentario” permite incluir el el archivode resultados el comentario deseado.

Figura 1.33 Panel principal para introducir los datos del ensayo

Figura 1.34 Muestra resultado del transitoriocapturado por el osciloscopio



1.6.3 HARDWARE

1.6.3.1 Módulo experimentalPara la consecución de ciertos ensayos (transitorios de carga y línea), se ha desarrollado un módulohardware a medida. Las funcionalidades básicas son: la programación analógica de la fuente DC HPAgilent 6574A (carece de conector GPIB), circuito de conmutación de tensiones y circuito de descargarápida de la entrada del convertidor.

Figura 1.35 Vistas superior, frontal y trasera del módulo experimental

Figura 1.36 Vistas generales del módulo experimental



SW1

SW2

Bloque de conmutación

Bloque deprogramación analógica

D A

Bloque dedescarga rápida

LOAD

SW3

Módulo experimental

PC COM

V1

+

_

V2

+

_

UBT

+

_

TRIG IN

TRIG OUT

Figura 1.37 Diagrama funcional del módulo experimental

1.6.3.1.1 Bloque de conmutación

Bloque encargado de enviar a la entrada de la UBT una de las tensiones de entrada del módulo. Escapaz de realizar un cambio “instantáneo” de tensión. Teniendo en cuenta que las tensiones dealimentación serán distintas, siendo V1>V2, se tendrá un flanco de bajada cuando se transite de V1 a V2,y de subida cuando la transición sea de V2 a V1. El accionamiento se realiza automáticamentegobernado por el software BTA, por comunicación por el puerto paralelo. El bloque es unidireccional ysolo permite la circulación de corriente en el sentido de la carga (UBT).

1.6.3.1.2 Bloque de descarga rápida

Bloque que complementa al anterior en el caso concreto en el que la transición sea de bajada. Dado quela etapa de entrada de los convertidores de potencia suele tener elementos de filtrado, así comocondensadores, para evitar fluctuaciones “rápidas” en la entrada, se halla un inconveniente a la hora depretender provocar un cambio abrupto en el nivel de tensión. Para solucionarlo, este bloque se encargade conectar una carga resistiva capaz de disipar la energía, almacenada en esos condensadores, de unamanera más rápida de lo que lo haría el propio convertidor.

1.6.3.1.3 Bloque de programación analógica

Bloque basado en una etapa DAC, que proporciona una tensión variable entre 0 y –5 V que permite laprogramación analógica de la fuente HP 6574A en todo el rango, siendo los 0 V de programación los 0 Vde salida de la fuente, y los –5 V de programación, los 60 V de salida de la fuente.



1.6.3.2 Equipamien to de laboratorio

El puesto de laboratorio esta formado por varios instrumentos necesarios para el funcionamiento delBanco y equipados con conectores GPIB.De manera adicional, se ha procedido a la equipación de los carros que soportan los instrumentos yfuentes de mayor peso. Se trata de dos estructuras de acero con ruedas que contienen:

Carro 1: Fuente DC Agilent 6683A + Carga DC HP 6050.Carro 2: Fuente DC HP 6574A + Fuente AC Trifásica HP 6834B.

Se han cableado las entradas y salidas de los instrumentos hacia un bornero a modo de panel frontal,específico para cada carro, para permitir un acceso más rápido, ágil y sencillo. De este modo, cuando seoperan de manera local los equipos desde los paneles frontales, se tienen inmediatamente y accesibleslas conexiones de las entradas o salidas correspondientes.

Figura 1.38 Panel frontal Carro1 Figura 1.39 Panel frontal Carro2

1.7 PUESTA EN MARCHA Y FUNCIONAMIENTO

En el ANEXO 1, se adjunta un “Manual de usuario” a modo de guía rápida que explica de forma detalladala interconexión y puesta en marcha de los elementos necesarios para la realización de los ensayos delabpratorio. El software del BTA es un programa guiado que indica y ayuda al usuario en todo el procesode test.

1.8 RESUMEN DEL PRESUPUESTO

El precio TOTAL DEL PRESUPUESTO DE LICITACIÓN asciende a la cantidad de DIEZ Y OCHO MILNOVENTA Y SIETE EUROS CON SESENTA CÉNTIMOS.

Tarragona, 22 de septiembre de 2006

EL INGENIERO

Fdo. David Rodríguez Robles



MEMORIA CÁLCULO



2 MEMORIA DE CÁLCULO

2.1 SOFTWARE BTA

2.1.1 FUNCIONES DE PRIMER NIVEL

Se mostrarán los diagramas funcionales y diagramas de LabVIEW de las funciones denominadas deprimer nivel.

2.1.1.1 Principal.vi

INICIO

Creaword.vi

Main_dc_dc.vi DCDC_ens.vi

Path.vi

EficienciaO

Reg. CargaO

Reg. Línea

Init_TM.vi

Verdad

Calc_TM.vi

Falso

Eficiencia? Transitoriolínea?

Transitoriocarga?

Reg. Línea?Reg. Carga?

Reg_carga.vi Tran_linea.viTran_carga.viReg_linea.viEficiencia.vi

SINO

SISISISINONONONO

Guarda[nombre.doc]

TM.vi

Path.vi

FIN

Figura 2.1 Diagrama funcional de Principal.vi



Figura 2.2 Frame 0 Figura 2.3 Frame 1

Figura 2.4 Frame 2

El programa Principal.vi se estructura básicamenteen una secuencia de 5 frames. En el frame 0 sellama a creaword.vi (que genera report out punteroal documento de resultados) y seguidamente llamaa Main_dc_dc.vi, pasándole report out.Si el usuario en Main_dc_dc ha escogido realizarcualquiera de los ensayos de eficiencia, regulaciónde carga o de línea, entonces es necesario calcularla matriz de test TM, para ello se llama aCalc_TM.vi (previa iniciacilación en Init_TM.vi).En el frame 2, en función de los ensayos escogidos,se van sucediendo las llamadas a las respectivasfunciones encadenando el puntero al documento deresultados (cada función añadirá al documento losresultados, si el usuario lo desea). Finalmente seguarda el documento resultante en el pathintroducido por el usuario y se sale de la aplicación.




2.1.1.2 Creaword.vi

El usuario puede introducir el nombre del documento de resultados, el título y el autor, estos parámetrosse añaden al archivo creado en el frame 1 cuando se pulsa “Aceptar”. La función retorna el path y elpuntero al documento report out.

INICIO

Crea word doc(*report out)

Guarda path.vi

FIN

Figura 2.7 Diagrama funcionalde Creaword.vi

Figura 2.8 Frame 1

Figura 2.9 Frame 2

2.1.1.3 Main_dc_dc .vi

Los frames significativos de la funcion main_dc_dc.vi sonlos que aparecen más abajo. Principalmente se encargade almacenar los parámetros de los ensayos y delconvertidor (variables DCDC_nom y DCDC_ens) y calculalos vectores de test (Vin_test e Iout_test y los índices a losvalores nominales Vinnom e Ioutnom) que corresponden a12 valores en los rangos introducidos por el usuario eincluyen los valores nominales.

A la derecha el diagrama de flujo del comportamiento de lafunción.

INICIO

Carga DCDC_ensCarga DCDC_nom

Calcula Vin_testCalcula Iout_Test

Carga *Index_IoutnomCarga *Index_VinnomActualiza *report out

FIN

Figura 2.10 Diagrama funcionalDe Main_dc_dc.vi




2.1.1.4 Calc_TM.vi

INICIO

Init_GPIB.vi

Hlp_calc_TM.vi

FIN

Init_6050.viInit_6683.vi

Prog_6683.vi

Prog_6050.vi

MEAS:VOLT? (in)MEAS:CURR? (in)MEAS:VOLT? (out)MEAS:CURR? (out)

Carga TM

Init_6050.vi

Init_6683.vi

FOR N=12

FOR N=12

Figura 2.13 Diagrama funcional de Calc_TM.vi

Función central de los ensayos de parámetrosestáticos (regulaciones y eficiencia).

Almacenará los valores para los posteriorescálculos.

Realiza las medidas de TM, para ello realiza dosbucles encadenados en los que recorre los 12valores contenidos en Vin_test y a su vez para cadaVin, recorre los 12 valores de Iout_test.

En los diagramas de LabVIEW de las figuras 2.14.2.15 y 2.16 se muestra el código gráficocorrespondiente al funcionamiento descrito en elque puede verse que el frame 2 contiene el gruesode la función.



Figura 2.14 Frame 0.0 Figura 2.15 Frame 0.2

Figura 2.16 Frame 2

2.1.1.5 Eficiencia.vi

INICIO

Calcula eficienciasRepresenta eficiencias

FIN

Guardaresultados?

SINO

Guarda comentarioGuarda resultados

Figura 2.17 Diagrama funcionalde Eficiencia.vi

Función que realiza el cálculo y representación delos valores de eficiencia calculados a partir de lamatriz TM.

Representa en un gráfico las 12 curvas resultantesa las eficiencias en función de la carga.

Los diagramas mostrados a continuación muestranel código gráfico más relevante: frame 0 de cálculoy representación, y frame 3 de guardado de losresultados en el archivo de resultados a eleccióndel usuario.

El guardado añade el panel frontal correspondientea eficiencia.vi (1.6.2.2.5), los valores de eficienciaen forma de tabla, así como el comentario en textoque el usuario introduzca.



Figura2.18X Frame 0

Figura 2.19 Frame 2

2.1.1.6 Reg_carga. vi

INICIO

Calcula regulacionesRepresenta regulaciones

FIN

Guardaresultados?

SINO


Figura 2.20 Diagrama funcional deReg_carga.vi

Función que realiza el cálculo y representación de losvalores de regulación de carga calculados a partir de lamatriz TM.

Representa en un gráfico las 12 curvas resultantes a lasregulaciones en función de la carga.

El diagrama mostrado a continuación muestra el códigográfico más relevante: frame 0 de cálculo y representación.

En el caso del guardado el diagrama es similar al frame 3de la función eficiencia (Figura 2.19).

El guardado añade el panel frontal correspondiente aeficiencia.vi (1.6.2.2.6), los valores de eficiencia en formade tabla, así como el comentario en texto que el usuariointroduzca.



Figura 2.21 Frame 0

2.1.1.7 Reg_linea.v i

Función que realiza el cálculo y representación de los valoresde regulación de carga calculados a partir de la matriz TM.

Representa en un gráfico las 12 curvas resultantes a lasregulaciones en función de Vin.

El diagrama mostrado a continuación muestra el código gráficomás relevante: frame 0 de cálculo y representación.

En el caso del guardado el diagrama es similar al frame 3 de lafunción eficiencia (Figura 2.19).

El guardado añade el panel frontal correspondiente aeficiencia.vi (1.6.2.2.6), los valores de eficiencia en forma detabla, así como el comentario en texto que el usuario introduzca.

INICIO

Calcula regulacionesRepresenta regulaciones

FIN

Guardaresultados?

SINO


Figura 2.22 Diagrama funcional deReg_linea.vi

Figura 2.23 Frame 0



2.1.1.8 Tran_carga. vi

INICIO

Hlp_tran_carga.vi

Init_GPIB.vi

Flanco?

FIN

Autoset_scope.vi Init_6683.viInit_6050.vi

ProgramaOsciloscopio

Prog_6683.viProgT_6050.vi

Transitorio Transitorio

Adquisiciónúnica osciloscopioACQ:STOPA:SEQ

Importa PCadquisición

Scope_acq.vi


Paramtran.vi


Guardaresultados?

SINO


Repetirtransitorio?

NOSI

Figura 2.24 Diagrama funcional de Tran_carga.vi




Figura 2.27 Frame 4

De forma resumida los principalesdiagramas de evolución de lafunción transitorio se representanen las figuras 2.25, 2.26, 2.27,2.28 y 2.29. De izquierda aderecha y de arriba abajoaparecen la llamada a la funciónde ayuda Hlp_tran_carga.vi, a lafunción Init_GPIB.vi de control depresencia de instrumentosasociados, la programación de lafuente 6683, la carga 6050 y laconfiguración del osciloscopiopara una adquisición única. Bajoestas líneas aparecen el comandode listo para disparo delosciloscopio (stop after singlesequence) y el momento de envíodel trigger a la carga.

Figura 2.28 Frame 6.1.1 Figura 2.29 Frame 6.1.2



Figura 2.30 Frame 7.0


Los diagramas de esta páginamuestran el momento posterior aque el osciloscopio realiza lacaptura del transitorio.Puesto que en este ensayo sehace uso del módulo experi-mental, cabe explicar que, eldisparo del osciloscopio vienedado por la fuente 6050 a travésdel módulo, así como la alimen-tación del convertidor (en la figura2.30 se aprecia como se envía lapalabra “0000000” al puerto 3BC,esto desactiva el interruptor queda continuidad a la tensión de lafuente).Seguidamente se importa al PC lacaptura a través de Scope_Acq.viy se representa en el gráfico. Lainformación se pasa por valor aParamtran.vi que extrae losvalores de pico, tiempo deestablecimiento y sobrepico.Se realiza también un ajuste parauna mejor visualización de lacurva en el gráfico del panelfrontal, este parámetro (escalavertical del gráfico) puede sermodificado por el usuario, asícomo la inclusión de una marcade trigger (representada en elgráfico con una T, véase1.6.2.2.9).Para finalizar, se inicializan losinstrumentos para devolverlos aun estado seguro y se permite alusuario escoger la opción derepetir el ensayo, devolviéndolo ala pantalla inicia, o bien salir delsubprograma guardando losresultados.




2.1.1.9 Tran_linea.v i

INICIO

Hlp_tran_linea.vi

Init_GPIB.vi

Flanco?

FIN


ProgramaOsciloscopio

Prog_6683.viProgT_6050.vi

Transitorio Transitorio


Importa PCadquisición

Scope_acq.vi


Paramtran.vi

Guardaresultados?

SINO


Prog_6574.vi

Prog_6574.vi

Autoset_scope.vi Init_6683.viInit_6050.viProg_6574.vi

Repetirtransitorio?

NOSI

Figura 2.34 Diagrama funcional de Tran_linea.vi




Figura 2.37 Frame 4

De forma resumida los principalesdiagramas de evolución de lafunción transitorio se representana las figuras 2.35, 2.36, 2.37, 2.38y 2.39. De izquierda a derecha yde arriba abajo aparecen lallamada a la función de ayudaHlp_tran_linea.vi, a la funciónInit_GPIB.vi de control depresencia de instrumentosasociados, la programación de lasfuentes 6683 y 6574, de la carga6050 y la configuración delosciloscopio para una adquisiciónúnica. Bajo estas líneas aparecenel comando de listo para disparodel osciloscopio (stop after singlesequence) y el momento deactivación de los interruptores queprocovan el cambio en la tensión(envío de “01001111” al puerto3BC).

Figura 2.38 Frame 6.1.0 Figura 2.39 Frame 6.1.1





Los diagramas de esta páginamuestran el momento posterior aque el osciloscopio realiza lacaptura del transitorio.Puesto que en este ensayo se haceuso del módulo experimental, cabeexplicar que, el disparo delosciloscopio viene dado por untrigger externo generado por elmódulo, así como la alimentacióndel convertidor (en la figura 2.40 seaprecia cómo se envía la palabra“1000000” al puerto 3BC, estodesactiva los interruptores que dancontinuidad a la tensión de lafuente).Seguidamente se importa al PC lacaptura a través de Scope_Acq.vi yse representa en el gráfico. Lainformación se pasa por valor aParamtran.vi que extrae los valoresde pico, tiempo de establecimientoy sobrepico.Se realiza también un ajuste parauna mejor visualización de la curvaen el gráfico del panel frontal, esteparámetro (escala vertical delgráfico) puede ser modificado por elusuario, así como la inclusión deuna marca de trigger (representadaen el gráfico con una T, véase1.6.2.2.10).Para finalizar, se inicializan losinstrumentos para devolverlos a unestado seguro y se permite alusuario escoger la opción de repetirel ensayo, devolviéndolo a lapantalla inicia, o bien salir delsubprograma guardando losresultados.




2.1.2 FUNCIONES DE SEGUNDO NIVEL

2.1.2.1 Init_TM.vi

Función que inicializa la matriz de test a valoresconcretos. Este proceso es necesario para crear elarray de dos dimensiones (matriz) y dejar lavariable lista para ser cargada posteriormente.

Figura 2.44 Carga de Test Matrix

2.1.2.2 Init_GPIB.vi

Función que interroga 30 posibles direcciones deinstrumento en el bus GPIB enviando el comando*IDN? Y espera la respuesta de los instrumentosque se encuentren conectados a él.

Devuelve el número de instrumentos hallados, sucorrespondiente dirección en el bus y un array destrings con el identificador respondido por cadainstrumento.

Figura 2.45 Interroga el bus buscando instrumentos

2.1.2.3 Init_6050.vi

Función de inicialización de la carga Agilent 6050,mandando los comandos *RST (reset), *PSC 0(Power On Status Clear a 0), INP 0 (Offs inputs) aaddress.

Figura 2.46 Reset de la carga

2.1.2.4 Init_6683.vi

Función de inicialización de la fuente Agilent 6683,mandando los comandos *RST (reset), *PSC 0(Power On Status Clear a 0) a address.

Figura 2.47 Reset de la fuente



2.1.2.5 Autoset_scope.vi

Función de inicialización del osciloscopio TDS3012, mandando los comandos *RST (reset),AUTOS EXEC, CLEARMENU, y el ajuste deganancia de sondas a 10 para ambos canales aaddress.

Figura 2.48 Autoset del osciloscopio

2.1.2.6 Scope_acq. vi

Figura 2.49 Programación del osciloscopio para importar la curva.

Función que formatea e importa al PC la curva capturada por el osciloscopio (curva en pantalla) despuésde una adquisición única. En primer lugar envía todos los comandos relacionados al WFMP (WaveformPreamble) que especifican el formato de los datos en el osciloscopio para su correcta interpretación.Posteriormente con el comando CURVE? el osciloscopio vuelca toda la información de la curvacapturada más los parámetros necesarios para su correcta interpretación y conversión.Como parámetros de entrada esta función tiene Address (dirección de instrumento),CH (Canal delosciloscopio) y PG (Probe Gain) y retorna directamente la curva en formato gráfico.

2.1.2.7 Prog_6050.vi

Función que programa la carga en la direcciónaddress. Como parámetros de entrada tiene ladirección, CHANNEL (canal de carga), CURR(corriente) y CURR PROT (corriente de protección).Posteriormente espera el mensaje de operaciónrealizada por parte de la carga y retorna con errorout para sincronizar.

Figura 2.50 Programación de la carga.



2.1.2.8 ProgT_6050 .vi

Esta función es igual que la anterior deprogramación de la carga electrónica, pero con laparticularidad del transitorio. En este caso se leespecifica a la carga un valor de transitorio CURR Ty un valor de anchura de pulso en tiempo TWID(Time Width).La carga espera a partir de este momento un triggerpor el bus para realizar la transición entre el valorde corriente CURR y CURR T.Espera la confirmación de la carga y retorna conerror out para sincronizar.

Figura 2.51 Programación en caso de transitorio

2.1.2.9 Prog_6683.vi

Función de programación de la fuente de continua6683. Como parámetros de entrada tiene address(dirección de instrumento), VOLT (Tensión), VOLTPROT (Tensión de protección) y CURRENT(corriente de protección). Espera la confirmación dela fuente de operación realizada y sincroniza con elexterior retornando un error out.

Figura 2.52 Programación de la fuente

2.1.2.10 Prog_6574.v i

Función dependiente del módulo experimental. En este caso la fuente de alimentación HP 6574 no poseebus de comunicación GPIB y la programación de ésta debe realizarse forma analógica. Para ello se haincorporado en el módulo experimental el “bloque de programación analógica” que no es otra cosa queuna etapa formada por un conversor digital analógico seguido de una etapa de acondicionamiento deseñal.La fuente responde entonces a una tensión de programación concreta que vendrá dada por un conversorde 8 bits, es decir 255 intervalos en el rango de valores de la tensión de salida. Para realizar estaconversión, lo único necesario es conocer el valor máximo de tensión de salida, en este caso 65 V, yconvertir el valor de tensión deseado (VOLT) de programación a 8 bits de resolución de la siguienteforma:



BITS = (255 * VOLT) / 65

Como se comenta posteriomente en el apartado 2.2.1, para resolver la comunicación de PC con elmódulo, se ha usado el puerto paralelo en la dirección 3BC del ordenador. La función OUT PORT permitela escritura directa en el puerto. Se realiza la conversión física (vía cable de conector DB25 a DB9) con loque sólo quedan 7 bits disponibles. La función de escritura permite volcar un byte. Éste será compartidoademás en el proceso de transitorio para gobernar los interruptores (SW1 y SW2) que realizan latransición entre tensiones de alimentación (4 bits).De esta manera, sólo quedan 3 bits para gobernar el circuito de programación analógica, es decir el DACde 8 bits. Se usará un registro de desplazamiento serie paralelo para resolver la problemática, quedandoel byte dedicado como se muestra a continuación:

7 6 5 4 3 2 1 0RCK SER IN

DATASRCK ON/OFF

SW2ON/OFF

SW2ON/OFF

SW1ON/OFF

SW1<--Programación analógica--> <----------Control de interruptores---------->

En el que la programación se realiza a parti de los bits 4, 5 y 6:

- SER IN DATA (Serial In Data) es el dato serie para programar. Uno de los 8 bits de la palabra BITS aenviar.

- SRCK (Shift-Register Clock) bit cuyo flanco ascendente marca el desplazamiento interno, endispositivo serializador, del dato colocado en el bit 5.

- RCK (Register Clock) que realiza el latch en el dispositivo serializador.

Finalmente, será necesario el uso de máscaras en el byte enviado a 3BC para evitar interferir en laoperación de los bits 0a 3 de control de interruptores.

A continuación se muestran los diagramas LabVIEW más significativos de la función:


En el frame 0 se puede ver cómo se calcula el valor en resolución de 8 bits de la tensión deseada Volt(parámetro de entrada de la función) y posteriormente en el frame 1 se procede a enviarlo al puerto 3BCmientras, a la vez, se realizan las 8 transiciones del bit correspondiente al reloj del serializador para quevaya almacenando los datos enviados.

2.1.2.11 Paramtran.v i

Esta función realiza los cálculos de los parámetros más significativos de la respuesta del transitorio, esdecir: valores de pico máximo y mínimo (Vp (+), Vp (-)), tiempo de establecimiento (Ts) y sobrepico,siguiendo la especificación del apartado 1.6.1.1.5 ó 1.6.1.1.6. Como parámetros de entrada tiene Vout(tensión de salida del convertidor), desviación (valor de la máxima desviación en tensión en %) y Inputwaveform (la forma de onda importada y capturada por el osciloscopio).



El dato del tiempo de establecimiento se realiza de dos modos. En esta función se hace de formaautomática, en función de la desviación esperada introducida por el usuario, el programa realiza el cálculodel tiempo que tarda la curva en alcanzar un valor dentro del rango especificado y mantenerse dentro deese margen. En el caso de que el cálculo automático no sea posible o resulte erróneo, el usuario podrá,mediante el movimiento del cursor en el panel frontal de la función, obtener el valor del tiempodeestablecimiento, calculado como valor absoluto de la resta entre la abcisa del cursor (el que mueve elusuario) y la abcisa del trigger representado (normalmente el 10 % del total capturado).Esto resulta muy intuitivo y sencillo de realizar tal y como se muestra en el “Manual de usuario” delAnexo.

El diagrama LabVIEW se muestra a continuación:

Figura 2.55 Cálculo de los parámetros del transitorio

2.1.2.12 Carga_coment.vi

Función muy sencilla que almacena el comentario de texto introducido por el usuario en el panel frontalde la función.

2.1.2.13 Hlp_tran_ca rga.vi

Función muy sencilla que básicamente muestra la ayuda en forma de imagen JPG del transitorio decarga, para facilitar al usuario la interconexión de los equipos que intervienen.

2.1.2.14 Hlp_tran_linea.vi

Igual que en la función anterior, muestra la ayuda en forma de imagen JPG del transitorio de línea, parafacilitar al usuario la interconexión de los equipos que intervienen.

2.1.2.15 Hlp_calc_TM .vi

Igual que en los casos anteriores, muestra la ayuda forma de imagen JPG del cálculo de TM, para facilitaral usuario la interconexión de los equipos que intervienen.



2.2 HARDWARE

2.2.1 MÓDULO EXPERIMENTAL

2.2.1.1 Alimentaciones

Dado el circuito electrónico mostrado en el PLANO N.1:

SW1

MC3813-011-021157-790

13

24

U5

D2177976-507

1

2

3

4

5

6

7

8

PRI11

PRI12

PRI21

PRI22

SEC11

SEC12

SEC21

SEC22

U8

D2197976-751

1

2

3

4

5

6

7

8

9

PRI11

PRI12

PRI21

PRI22

+12V

GND

-12V

+5V

VSS

U2

D2177976-507

1

2

3

4

5

6

7

8

PRI11

PRI12

PRI21

PRI22

SEC11

SEC12

SEC21

SEC22

J2

220Vac952-1631

12

F1FUSE

976-120

Figura 2.56 Transformadoresde alimentación

La etapa inicial de la placa de alimentaciones son lostransformadores. El circuito de alimentaciones al completo se hamontado en una PCB específica situada físicamente debajo de laPCB de transitorios y programación analógica.

Puesto que se necesita controlar 2 interruptores para lacontinuidad de las alimentaciones de la UBT, se usarán 2tensiones flotantes una para cada driver de MOSFET (colocadosen serie con las líneas de alimentación de la UBT). Para el restode circuito de transitorios, se emplearán una tensión flotante máspara el interruptor del circuito de descarga rápida, una tensión+12 V/-12 V, para el circuito de programación analógica, unatensión más para la lógica optoacoplada de control general, y otratensión flotante más para el trigger de salida del módulo. En totalserán necesarias:

- 3 para MOSFET de nivel lógico de 5 V (VDD1, VDD2 y VDD3).- 2 para lógica de control y trigger out de 5 V (VCC y VTRIG)- 1 simétrica de +12 V/ -12 V para el circuito del DAC.

Usando transformadores con doble salida y un transformador especial de triple salida, se ha usado untotal de 3 transformadores.

Circuito de alimentación para MOSFET (VDD1, VDD2 y VDD3).:

Los transformadores usados son de doble secundario con 8 V y 3 VA por salida, para asegurar al menos1 V por encima de los 5 V deseados (correcto funcionamiento del regulador lineal 7805) después de laetapa de rectificación.

VSS1

VDD1

C1100u

C3100n

U1LM7805/TO1

2

3VIN

GN

D

VOUT

C2330u

- +

D1DF01M994-984

4

1

6

3

D2

Figura 2.57 Circuito de alimentaciónde driver de MOSFET

Cada salida tendrá entonces:

Imax = 3/8 = 0.375 A por salida.VDDi = 5 V.



Circuito de alimentación para lógica y trigger (VCC y VTRIG):

Para el caso de la alimentación de lógica el circuito es igual que en el caso anterior usando la salida libredel transformador del que colgaba VDD3.

Y para la tensión del trigger se ha usado una de las salidas del un transformador con triple secundario 9V/ 14.5 V/ 0/14.5 V de 10VA, concretamente la de 9 V con 5 VA, se tendrá una salida entonces de:

Imax = 6/9 = 0.67 A.VTRIG = 5 V.

Circuito de alimentación simétrica para la etapa de programación analógica:

Se ha usado la salida doble del un transformador con triple secundario 9 V/ 14.5 V/ 0/14.5 V de 10VA,concretamente la de 14.5 V/ 0/ 14.5 V con 2.5 VA por salida, se tendrá una salida entonces de:

Imax = 2.5/14.5 = 0.173 A.V+ = 12 V.V- = -12 V.

2.2.1.2 Optoacopladores

Figura 2.58 Optoacopladores iniciales Figura 2.59 Optoacopladorcuádruple TLP621-4

Teniendo en cuenta que las señales que provienen del PC son de nivel alto 5 V, las resistencia depolarización de los diodos del optoacoplador para una corriente de unos 20 mA se calcula:

R = V/I = 5/0.02 = 250 Ω (el valor más cercano disponible en la serie E24 sería 270 Ω, pero paraasegurar una corriente de polarización adecuada se escoge el valor más cercano por debajo, es decir 220Ω).

Se usa un array de resistencias de 4.7 kΩ para poner a pull-up las salidas de los optoacopladores, siendoVCC (5 V) el valor de reposo y garantizando un estado conocido.



2.2.1.3 Bloque de tr ansitorio

SW1

SW2

Bloque de conmutación

V1

+

_

V2

+

_

UBT

+

_

D2

D1

Figura 2.60 Esquema del circuito de conmutacion

Figura 2.61 Implementación del circuito de conmutación

Las señales de control de interruptores (4 líneas) en realidad son 2 señales duplicadas. Se ha realizadoasí para evitar que, si en alguna de las líneas de control aparecía un espúreo, se activaran losinterruptores, dado que no existe ningún tipo de circuito de verificación.

Con 4 señales que gobiernan el estado de los MOSFETS (véase 2.1.2.10) se realiza una doble AND, 2 a2 de las señales de la misma naturaleza (que en realidad deben tener el mismo valor, bits 0-1 y 2-3 delbyte descrito en 2.1.2.10).

Después de la conversión a 2 señales únicas de control mediante las puertas lógicas, se optoacoplanpara generar las dos tensiones flotantes de los drivers de activación (VDD1 y VDD2).

Para fortalecer la señal VGS de activación se han intercalado unos buffers no–inversores HEF4050paralelizados, teniendo como corriente de puerta:

IG = 6 · 0.02 = 0.12 AVGS = 5 V.

Las tensiones V1 y V2 pueden llegar al máximo rango de las fuentes, esto es 60 V de la fuente HP 6574,por tanto los MOSFETS escogidos deberán ser capaces de soportar almenos 60 V de tensión VDS.



La corriente máxima, será en realidad la menor de las máximas entregadas por las fuentes, esto es 35 A,por tanto la corriente ID de circulación a través del transistor deberá ser almenos de esa magnitud.

Puesto que la activación se realizará a tensión de nivel lógico, 5 V, los MOSFETS escogidos serán losSPP80N06: Canal N, nivel lógico de activación, encapsulado TO-220, VDSmax = 60 V; ID cont = 80 A,IDpulse = 320 A; Power disipation = 300 W; RDSon = 0.0045 Ω.

La potencia disipada en continua suponiendo una conducción a corriente máxima sería:

P = I2 · R = 352 · 0.0045 = 5.51 W (el dispositivo resulta suficiente y no necesitará disipador)

Como elemento de protección teniendo en cuenta la debilidad de las puertas de los MOSFET, se hanincluido unos diodos zener de 5.6 V para evitar que la tensión VGS supere ese umbral. El dispositivoescogido es el BZX85C5V6.

Como se puede apreciar el circuito se colocan unos diodos en serie con las líneas de alimentación paraevitar los retornos hacia las fuentes, de ese modo el equipo resulta útil tan sólo para convertidoresunidireccionales. La corriente que atraviesa los diodos será la misma ID, aunque en este caso se limitaráel equipo a 20 A. Además se escogen diodos rápidos para una veloz polarización y caída de tensión nosuperior a 0.7 V. El modelo concreto es el MBR2090CT: Diodo SCHOTTKY dual, 2x10 A, 90 V, Vrrm = 90V, Corriente Ifav = 20 A; Vf = 0.7 V; Ifs max = 850 A, encapsulado TO-220, cátodo común.

La potencia disipada en continua suponiendo una conducción a corriente máxima sería:

P = V · I = 0.7 V · 20 A = 14 W (el dispositivo puede necesitar disipador, aún así no se ha previsto)

En una rama cualquiera del bloque de conmutación, el tiempo de transición TON que repercute en eltransitorio real al convertidor (despreciando el tiempo de conducción del diodo) será:

TON = TRISE (MOSFET) = 322 ns, y el tiempo de transición TOFF :

TOFF = TFALL (MOSFET) =90 ns

Con lo que no se conseguirá provocar, a priori, un transitorio lo suficientemente abrupto para elconvertidor. Esto deberá ser consecuentemente seguido por las fuentes de tensión.

2.2.1.4 Bloque de p rogramación analógica

Como se ha citado anteriormente en el apartado 2.1.2.10, el circuito de programación analógica pasa porun DAC de 8 bits precedido por un registro de desplazamiento para paralelizar los datos enviados por elpuerto de comunicaciones del PC. En esquema circuital sería el que figura a continuación:

Figura 2.62 Circuito de programación analógica



Como elementos notables se puede destacar la configuración en todo el rango positivo/negativo del DAC,tal y como especifica el fabricante en la documentación técnica del dispositivo, que concretamente es unDAC08.

Mediante el potenciómetro R37 de 11 kΩ colocado en serie con R34 de 1 kΩ , puede ajustarse la tensiónde salida del conversor, que será como máximo:

Va = ±I · R = 0.002 A· 11000 Ω = ±22 V, de los que tan sólo interesa los – 5 V necesarios para latensión de programación de la fuente 6574.

Para adaptar impedancias se ha intercalado un amplificador operacional en configuración seguidor detensión a la salida del DAC.

La tensión analógica se lleva al conector de programación de la fuente a través de un cable coaxialapantallado de aproximadamente 1 m y conectores jack de 3.5 mm. La siguiente figura muestra laconexión necesaria a la entrada de la fuente para su correcta programación:

Figura 2.63 Conexión del terminal de programación de la fuente HP 6574para programación analógica

2.2.1.5 Bloque de descarga rápida

El circuito tal y como se muestra en figura siguiente, está compuesto por un transistor conectado a laentrada del convertidor, que al cerrarse intercala una resistencia de 1 Ω entre Vout y masa para provocarla descarga rápida de los condensadores de entrada del convertidor.

Figura 2.64 Circuito de descarga rápida



El circuito de control del activación del interruptor Q3, no es más que un comparador con histéresis cuyasentradas son, por un lado (entrada no inversora) una proporción de la tensión Vout (tensión de entradadel convertidor) y por el otro (entrada inversora) una proporción de la tensión baja de transición (V2). Enel caso de transitorio de línea en flanco de bajada, la tensión debe descender abruptamente del nivel altoV1 al nivel bajo V2, comparando Vout con V2 se puede generar una tensión que active el circuito dedescarga en el momento de disparo del transitorio, y lo libere justo antes de llegar a la tensión de nivelbajo V2. La histéresis evita la sobreactivación del interruptor y fija un umbral de seguridad en torno a los 2V. En el apartado de resultados 3.1 puede verse, en el caso del transitorio de línea como la activación ydesactivación de este circuito provoca pequeños picos en la tensión de salida.

2.2.2 EQUIPAMIENTO DE LABORATORIO

El equipo instalado consta de 2 paneles frontales con el borneado para:

- Fuente DC HP 6574 – salida simple, 2 polos (positivo y negativo)- Fuente AC HP 6834 – salida trifásica, 4 polos (3 fase + neutro)- Fuente DC Agilent 6683 – salida simple, 2 polos (positivo y negativo)- Carga DC Agilent 6050 – 3 módulos de salida simple, 6 polos (3 potitivos y 3 negativos)

En total se tienen 14 polos. La intención es dotar los carros de terminales más accesibles a los equipospara el usuario, con lo que se calcularán unos terminales y sección de conductores suficiente paratrabajar con los equipos en su rango máximo. Además se han duplicado los conectores, colocando enparalelo con cada salida, terminales de banana para una mayor rapidez y facilidad de uso en aplicacionesdonde no se requieran grandes tensiones o corrientes.

El equipo resultante está dotado de conectores de 35 A en formato tornillo, para conexión medianteterminales de anillo (para el caso de requerir corrientes elevadas) y en paralelo, terminales de banana de16 A. Los conductores son de máximo 1.5 m de longitud y 6 mm2 de sección.



EVALUACIÓN DE UN CONVERTIDOR



3 EVALUACIÓN DE UN CONVERTIDOR

3.1 RESULTADOS

Los resultados que se muestran a continuación pertenecen a los ensayos realizados a un convertidor DCDC de la casa Mascot, concretamente el modelo 9640 con las especificaciones de fabricante:

- Protected against reversed polarity and overvoltage (transorb diode against transients>51 V). 8 Afuse (input).

- Thermal protection, short circuit proof and overvoltage protection at approx. 16 V (output).- Common negative connection for input and output.- 6,3 mm push-on terminals (input and output).

- Input voltage:- Output voltage: Internally adjustable:- Max. Output power

Continuous:Intermittent:

- Load currentContinuous (-20ºC - +30ºC):Intermittent:Linearly derating to (at 60ºC):

- Load regulation (0-8,0 A load and 24 V input voltage):- Line regulation (21-32 V input voltage and 8 A load):- Switch frequency approx.:- No load current approx.:- Temperature range:- Ripple (8 A load and 28 V input voltage):- Efficiency (8 A load and 28 V input voltage):- EMC standards Emission: Immunity:- Dimensions (LxWxH):- Weight:

18-32 Vdc13,2 Vdc9,0-14,5 Vdc

106 W145 W

8,0 A11,0 A6,0 A3 %2 %55 kHz50 mA-20ºC – +30ºC50mVp-p86 %

EN 50081-1EN 50082-1155 x 107 x 47 mm400 g

Las imágenes son las capturadas por el software y almacenadas en el documento word de resultados taly como se muestran aquí.

En la primera figura se puede ver el panel frontal que almacena loa parámetros generales del convertidorasí como los ensayos que se van a realizar:



Figura 3.1 Parámetros generales del convertidor y ensayos

Regulación de línea

Figura 3.2 Regulaciones de línea



Iout0 = 0,000 AVin [V] 19,99 21,20 22,40 23,60 24,00 24,81 26,00 27,20 28,41 29,60 30,81 32,00Reg.[%]

2,41 2,40 2,40 2,40 2,41 2,41 2,42 2,42 2,43 2,43 2,43 2,44

Iout1 = 0,769 AVin [V] 19,99 21,20 22,41 23,60 24,00 24,81 26,00 27,20 28,41 29,60 30,81 32,00Reg.[%]

2,08 2,07 2,06 2,05 2,06 2,06 2,06 2,06 2,06 2,06 2,06 2,06

Iout2 = 1,538 AVin [V] 19,99 21,20 22,41 23,60 24,00 24,81 26,00 27,20 28,41 29,60 30,81 32,01Reg.[%]

1,79 1,78 1,77 1,76 1,77 1,76 1,76 1,76 1,76 1,75 1,75 1,75

Iout3 = 2,308 AVin [V] 19,99 21,20 22,41 23,60 24,00 24,81 26,00 27,20 28,41 29,60 30,81 32,01Reg.[%]

1,51 1,49 1,48 1,47 1,47 1,47 1,46 1,46 1,46 1,46 1,45 1,45

Iout4 = 3,077 AVin [V] 19,99 21,20 22,41 23,60 24,00 24,81 26,00 27,20 28,41 29,60 30,81 32,00Reg.[%]

1,22 1,20 1,19 1,18 1,18 1,18 1,17 1,16 1,16 1,16 1,15 1,15

Iout5 = 3,846 AVin [V] 19,99 21,20 22,40 23,60 24,00 24,81 26,00 27,20 28,41 29,60 30,81 32,00Reg.[%]

0,93 0,91 0,90 0,89 0,89 0,88 0,87 0,87 0,86 0,86 0,85 0,85

Iout6 = 4,615 AVin [V] 19,99 21,20 22,41 23,60 24,00 24,81 26,00 27,20 28,41 29,60 30,81 32,00Reg.[%]

0,64 0,62 0,61 0,59 0,59 0,59 0,58 0,57 0,56 0,55 0,55 0,54

Iout7 = 5,385 AVin [V] 19,99 21,20 22,41 23,60 24,00 24,81 26,00 27,20 28,41 29,60 30,81 32,01Reg.[%]

0,36 0,33 0,31 0,30 0,30 0,29 0,28 0,27 0,26 0,25 0,24 0,24

Iout8 = 6,154 AVin [V] 19,99 21,20 22,41 23,60 24,00 24,81 26,00 27,20 28,41 29,60 30,81 32,00Reg.[%]

0,07 0,04 0,02 0,00 0,00 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07

Iout9 nominal = 6,154 AVin [V] 19,99 21,20 22,41 23,60 24,00 24,81 26,00 27,20 28,41 29,60 30,81 32,01Reg.%]

0,07 0,04 0,02 0,00 0,00 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07



Iout10 = 6,923 AVin [V] 19,99 21,20 22,41 23,60 24,00 24,81 26,00 27,20 28,41 29,60 30,81 32,00Reg.[%]

0,22 0,25 0,27 0,29 0,30 0,31 0,32 0,33 0,35 0,36 0,37 0,37

Iout11 = 7,692 AVin [V] 19,99 21,20 22,41 23,60 24,00 24,81 26,00 27,20 28,41 29,60 30,81 32,00Reg.[%]

0,51 0,54 0,57 0,59 0,60 0,61 0,62 0,64 0,65 0,66 0,67 0,68

La figura 3.2 muestra las regulaciones de línea, en la que para cada carga, se alimenta el convertidor entodo el rango de tensiones de entrada y se registra la salida. El resultado se representa en la gráfica y sealmacena cada curva en forma de tabla. En este caso el conjunto de regulaciones no supera el 2.5 % , unpoco superior al 2 % que especifica el fabricante.

Regulación de carga:

Figura 3.3 Regulación de carga

Vin0 = 20,000 VCarga[%]

0,00 10,00 20,00 30,00 40,00 50,00 60,00 70,00 80,00 80,00 90,00 100,00

Reg.[%]

2,41 2,08 1,79 1,51 1,22 0,93 0,64 0,36 0,07 0,07 0,22 0,51

Vin1 = 21,200 VCarga[%]

0,00 10,00 20,00 30,00 40,00 50,00 60,00 70,00 80,00 80,00 90,00 100,00

Reg.[%]

2,40 2,07 1,78 1,49 1,20 0,91 0,62 0,33 0,04 0,04 0,25 0,54



Vin2 = 22,400 VCarga[%]

0,00 10,00 20,00 30,00 40,00 50,00 60,00 70,00 80,00 80,00 90,00 100,00

Reg.[%]

2,40 2,06 1,77 1,48 1,19 0,90 0,61 0,31 0,02 0,02 0,27 0,57

Vin3 = 23,600 VCarga[%]

0,00 10,00 20,00 30,00 40,00 50,00 60,00 70,00 80,00 80,00 90,00 100,00

Reg.[%]

2,40 2,05 1,76 1,47 1,18 0,89 0,59 0,30 0,00 0,00 0,29 0,59

Vin4 nominal = 24,000 VCarga[%]

0,00 10,00 20,00 30,00 40,00 50,00 60,00 70,00 80,00 80,00 90,00 100,00

Reg.[%]

2,41 2,06 1,77 1,47 1,18 0,89 0,59 0,30 0,00 0,00 0,30 0,60

Vin5 = 24,800 VCarga[%]

0,00 10,00 20,00 30,00 40,00 50,00 60,00 70,00 80,00 80,00 90,00 100,00

Reg.[%]

2,41 2,06 1,76 1,47 1,18 0,88 0,59 0,29 0,01 0,01 0,31 0,61

Vin6 = 26,000 VCarga[%]

0,00 10,00 20,00 30,00 40,00 50,00 60,00 70,00 80,00 80,00 90,00 100,00

Reg.[%]

2,42 2,06 1,76 1,46 1,17 0,87 0,58 0,28 0,02 0,02 0,32 0,62

Vin7 = 27,200 VCarga[%]

0,00 10,00 20,00 30,00 40,00 50,00 60,00 70,00 80,00 80,00 90,00 100,00

Reg.[%]

2,42 2,06 1,76 1,46 1,16 0,87 0,57 0,27 0,03 0,03 0,33 0,64

Vin8 = 28,400 VCarga[%]

0,00 10,00 20,00 30,00 40,00 50,00 60,00 70,00 80,00 80,00 90,00 100,00

Reg.[%]

2,43 2,06 1,76 1,46 1,16 0,86 0,56 0,26 0,04 0,04 0,35 0,65

Vin9 = 29,600 VCarga[%]

0,00 10,00 20,00 30,00 40,00 50,00 60,00 70,00 80,00 80,00 90,00 100,00

Reg.[%]

2,43 2,06 1,75 1,46 1,16 0,86 0,55 0,25 0,05 0,05 0,36 0,66

Vin10 = 30,800 VCarga[%]

0,00 10,00 20,00 30,00 40,00 50,00 60,00 70,00 80,00 80,00 90,00 100,00

Reg.[%]

2,43 2,06 1,75 1,45 1,15 0,85 0,55 0,24 0,06 0,06 0,37 0,67



Vin11 = 32,000 VCarga[%]

0,00 10,00 20,00 30,00 40,00 50,00 60,00 70,00 80,00 80,00 90,00 100,00

Reg.[%]

2,44 2,06 1,75 1,45 1,15 0,85 0,54 0,24 0,07 0,07 0,37 0,68

Igual que en el caso anterior, ahora se registra la salida del convertidor mientras para cada Vin se recorretodo el rango de posibles cargas. En este caso tampoco se supera el 2.5 % que, ahora si, está por debajodel 3 % de regulación de carga según el fabricante.

Eficiencia:

Figura 3.4 Eficiencias

En este caso la eficiencia en el mejor de los casos es de 89.66 % por encima del 86 % que especifica elfabricante (medida que a 8 A de carga con 28 V de Vin se corresponde con lo citado).

Vin0 = 20,000 VCarga[%]

10,00 20,00 30,00 40,00 50,00 60,00 70,00 80,00 80,00 90,00 100,00

Efic.[%]

79,55 87,73 89,66 88,86 89,63 89,50 88,84 88,28 88,28 87,04 87,13

Vin1 = 21,200 VCarga[%]

10,00 20,00 30,00 40,00 50,00 60,00 70,00 80,00 80,00 90,00 100,00

Efic.[%]

80,12 85,83 89,04 88,85 88,63 88,97 88,65 88,35 87,46 87,26 86,80

Vin2 = 22,400 VCarga[%]

10,00 20,00 30,00 40,00 50,00 60,00 70,00 80,00 80,00 90,00 100,00

Efic.[%]

75,81 87,78 88,96 89,46 88,17 89,00 87,97 88,09 88,09 87,28 87,03



Vin3 = 23,600 VCarga[%]

10,00 20,00 30,00 40,00 50,00 60,00 70,00 80,00 80,00 90,00 100,00

Efic.[%]

77,22 86,84 86,88 88,72 88,17 88,28 87,80 87,38 87,38 87,49 86,30

Vin4 nominal = 24,000 VCarga[%]

10,00 20,00 30,00 40,00 50,00 60,00 70,00 80,00 80,00 90,00 100,00

Efic.[%]

75,94 85,40 87,97 87,24 88,29 88,13 87,47 86,91 86,91 86,91 86,41

Vin5 = 24,800 VCarga[%]

10,00 20,00 30,00 40,00 50,00 60,00 70,00 80,00 80,00 90,00 100,00

Efic.[%]

79,26 86,27 87,71 88,36 87,00 87,94 88,06 87,05 87,05 86,22 86,76

Vin6 = 26,000 VCarga[%]

10,00 20,00 30,00 40,00 50,00 60,00 70,00 80,00 80,00 90,00 100,00

Efic.[%]

75,61 82,29 86,31 86,31 87,91 88,03 87,57 87,15 87,15 87,27 86,01

Vin7 = 27,200 VCarga[%]

10,00 20,00 30,00 40,00 50,00 60,00 70,00 80,00 80,00 90,00 100,00

Efic.[%]

72,29 82,30 85,20 86,67 87,49 87,02 87,42 86,53 86,53 86,27 86,46

Vin8 = 28,400 VCarga[%]

10,00 20,00 30,00 40,00 50,00 60,00 70,00 80,00 80,00 90,00 100,00

Efic.[%]

75,14 82,62 84,33 87,39 87,36 87,81 86,25 86,17 86,17 86,55 85,43

Vin9 = 29,600 VCarga[%]

10,00 20,00 30,00 40,00 50,00 60,00 70,00 80,00 80,00 90,00 100,00

Efic.[%]

72,10 83,30 83,75 86,14 85,66 87,40 86,72 86,15 86,15 85,64 85,63

Vin10 = 30,800 VCarga[%]

10,00 20,00 30,00 40,00 50,00 60,00 70,00 80,00 80,00 90,00 100,00

Efic.[%]

69,28 80,04 83,37 85,09 86,07 87,22 86,06 86,38 86,38 85,46 85,11

Vin11 = 32,000 VCarga[%]

10,00 20,00 30,00 40,00 50,00 60,00 70,00 80,00 80,00 90,00 100,00

Efic.[%]

72,93 81,15 83,24 84,26 84,79 85,61 85,64 85,64 85,62 86,05 84,86



Transitorio de carga (Flanco de subida):

Parámetros del transitorio:Iout(Nom)= 5 AIout(Máx)= 8 A

Figura 3.5 Transitorio de carga en flanco de bajada.

Como se puede observar, la tensión de salida del convertidor no alcanza el valor de salida y se queda enunos 12.95 V, regulando en proximadamente 25 us.La curva en el osciloscopio es la que se muestra a continuación y en la que se puede observar latransición en la corriente de carga del convertidor:

Figura 3.6 tensión de salida y corriente de carga



Transitorio de carga (Flanco de bajada):

Parámetros del transitorio:Iout(Nom)= 5 AIout(Máx)= 8 A

Figura 3.7 Transitorio de carga en flanco de bajada

Como se puede observar, la tensión de salida del convertidor no alcanza el valor de salida y se queda enunos 13.10 V, regulando en proximadamente 25 us.La curva en el osciloscopio es la que se muestra a continuación y en la que se puede observar latransición en la corriente de carga del convertidor:

Figura 3.8 Tensión de salida y corriente de carga



Transitorio de línea (Flanco de subida):

Parámetros del transitorio:Vin1=30 VVin2=20 V

Figura 3.9 Transitorio de línea en el flanco de subida

Como se puede observar, la tensión de salida del convertidor alcanza el valor de salida 13.10 V enproximadamente 700 usLa curva en el osciloscopio es la que se muestra a continuación y en la que se puede observar latransición en la tensión de alimentación del convertidor:

Figura 3.10 Tensiones de entrada y de salida del convertidor



Transitorio de línea (Flanco de bajada):

Parámetros del transitorio:Vin1=30 VVin2=20 V

Figura 3.11 Transitorio de línea en el flanco de bajada

Como se puede observar, la tensión de salida del convertidor alcanza el valor de salida de 13 V enproximadamente 1.5 ms.La curva en el osciloscopio es la que se muestra a continuación y en la que se puede observar latransición en la tensión de alimentación del convertidor:

Figura 3.12 Tensiones de entrada y salida del convertidor



4 PLANOS


VDD2

VSS1

VSS2

+12V

-12V

VTRIG

VCC

VDD3

VSS3

VDD1

SW1

MC3813-011-021157-790

13

24

C1100u

C13100u

C18100u

C19100u

C4100u

C3100n

C15100n

C16

100n

C21100n

C6100n

C7100u

C10100u

C8330u

C11330u

C12100n

C9100n

U4LM7805/TO1

2

3VIN

GN

D

VOUTU5

D2177976-507

1

2

3

4

5

6

7

8

PRI11

PRI12

PRI21

PRI22

SEC11

SEC12

SEC21

SEC22

- +

D4DF01M994-984

4

1

6

3

- +

D3DF01M994-984

4

1

6

3

U6LM7805/TO1

2

3VIN

GN

D

VOUT

U1LM7805/TO1

2

3VIN

GN

D

VOUT

U3LM7805/TO1

2

3VIN

GN

D

VOUT

U8

D2197976-751

1

2

3

4

5

6

7

8

9

PRI11

PRI12

PRI21

PRI22

+12V

GND

-12V

+5V

VSS

U2

D2177976-507

1

2

3

4

5

6

7

8

PRI11

PRI12

PRI21

PRI22

SEC11

SEC12

SEC21

SEC22

J2

220Vac952-1631

12

C17

330u

C20330u

C14330u

C5330u

C2330u

- +

D1DF01M994-984

4

1

6

3

U7LM7812/TO1

2

3VIN

GN

D

VOUT

U9LM7912C/TO220

2 3

1

IN OUT

GN

D

U10LM7805/TO1

2

3VIN

GN

D

VOUT

- +

D2DF01M994-984

4

1

6

3

- +

D5DF01M994-984

4

1

6

3

- +

D6DF01M994-984

4

1

6

3

F1FUSE

976-120

VDD1VSS1VDD2VSS2

+12V

-12V

VCC

VTRIG

VDD3VSS3

J1

CON14

1234567891011121314

ALIMENTACIONES

DibujadoComprobadoEscala

NombreD. RodríguezA. Romero Fecha:

PLACA DE ALIMENTACIONES PLANO N.1

“Automatización de la evaluación de sistemaseléctrico-electrónicos de potencia”

Universitat Rovira i Virgili – ETSE (DEEEA)


VCC

VSS2

VSS1

VDD1VSS1VDD2VSS2

+12V

-12V

VCC

VTRIG

VDD3VSS3

VSS3

TRIG

Va

-12V

-12V

+12V

VCC

+12V

VCC

+12VVa

VDD2

VDD1

VSS3VOUT

OPTin

OPTin

VDD3

OPTout

OPTout

VDD3

VSS3

VCC

VOUT

VSS2

VOUT

R2620k

R2120k

R18 110k

R23 2k2

R22 2k2

+

-

U18

LM311

2

37

5 64 1

8

U19

TPIC595

123456789

10 11121314151617181920

12345678910 11

121314151617181920

U14

TLP621-2

12

34 5

6

78

12

34 5

6

78

R10330

R8330

R201943-1969

J6

CON2

12

J5

CON3

123

R33 4K7

R314K7

R34K7

R124K7

U24

TLP621-4

12345678 9

10111213141516

12345678 9

10111213141516

U20

TLP621-4

12345678 9

10111213141516

12345678 9

10111213141516

J7

CON14

1234567891011121314

R74k7

R28 390

R32 390

R35 390

R30 390

R29 390

R36 390

R39 390

R38 390

C22100N

R9

100K

R16

100 R17

100K

R6

100

C23100N

U13

74AC08

1

4

7

14

2

5

1312

109

36118

A0

A1

GN

D

VCC

B0

B1

A2B2

A3B3

O0O1O2O3

R40

0

U21B

74LS240

11131517

19

9753

A1A2A3A4

G

Y1Y2Y3Y4

U21A

74LS240

2468

1

18161412

A1A2A3A4

G

Y1Y2Y3Y4

R341K

R3710K

13

2

Q1SPP80N061

23

Q2SPP80N061

23

D95V6

984-4252

D75V6

984-4252

J8

ANALOG

12

R15 390

U12

4050

1

23

45

67

8

9 10

11 12

13

14 15

16

1 23

45

67

8

9 10

11 12

13

14 15

16

U16

4050

1

23

45

67

8

9 10

11 12

13

14 15

16

1 23

45

67

8

9 10

11 12

13

14 15

16

R27

100K

Q3SPP80N061

23

J3

RPACK8+1, 4K7

123456789

R24 100

U17

4050

1

23

45

67

8

9 10

11 12

13

14 15

16

1

23

45

67

8

9 10

11 12

13

14 15

16

D115V6984-4252

R254k7

+

-

U22

TL081

3

26

7 14 5

C24220N

R2 220

U11

TLP621-4

12345678 9

10111213141516

12345678 9

10111213141516

R11 220

R5 220

R4 220

R1 220

U15

TLP621-4

12345678 9

10111213141516

12345678 9

10111213141516

J4

DB9

123456789

J9 RPACK8+1, 4K7

1 2 3 4 5 6 7 8 9

R14 220

R13 220

R194k7

U23 DAC0812345678 9

10111213141516

12345678 9

10111213141516

D8

MBR2090CT910-0733

1

32

D10

MBR2090CT910-0733

1

32

ENTRADAS

SALIDA

V1 - 6683AV2 - 6574AGND

VOUTGND

ALIMENTACIONES

PROGRAMACIÓN ANALÓGICA FUENTE HP6574

CIRCUITO DE DESCARGA

CIRCUITO DE CONMUTACIÓNCOM PC

TRIG

VTRIGJ10

TRIG EXT12

R434K7

U25

TLP621-2

12

34 5

6

781

2

34 5

6

78R41 330

R42 330J11

TRIG OUT

12

TRIGGER



PLACA DE TRANSITORIO + PROGRAMACIÓNANALÓGICA HP 6574A + CIRCUITO DE DESCARGA PLANO N.2





1:1


CARA TOP DE LA PLACA DE ALIMENTACIONES PLANO N.3





1:1


CARA BOT DE LA PLACA DE ALIMENTACIONES PLANO N.4





1:1


SITUACIÓN COMPONENTES EN PLACA DEALIMENTACIONES PLANO N.5





1:1


CARA TOP DE LA PLACA DE TRANSITORIOS + PROG.ANALÓGICA + CIRCUITO DE DESCARGA PLANO N.6





1:1


CARA BOT DE LA PLACA DE TRANSITORIOS + PROG.ANALÓGICA + CIRCUITO DE DESCARGA PLANO N.7





1:1


SITUACIÓN DE COMPONENTES EN PLACA DETRANSITORIOS + PROG. ANALÓGICA + CTO. DESCARGA PLANO N.8





1:3


CARÁTULAS FRONTALES DE CARROS + ETIQUETAS DELMÓDULO EXPERIMENTAL PLANO N.9






VISTAS GENERALES DEL MÓDULO EXPERIMENTAL PLANO N.10






VISTAS SUPERIOR, FRONTAL Y POSTERIORDEL MÓDULO EXPERIMENTAL PLANO N.11






VISTAS INTERNAS DEL MÓDULO EXPERIMENTAL PLANO N.12






VISTAS FRONTALES DE LOS CARROS DE LABORATORIO PLANO N.13






VISTAS CONEXIONES INTERNAS DE LOS CARROS DE LABORATORIO PLANO N.14





PRESUPUESTO



5 PRESUPUESTO

5.1 PRECIOS ELEMENTALES

5.1.1 CAPÍTULO 1: MATERIAL

5.1.1.1 Módulo Experimental

UD DESCRIPCIÓN Precio [€] (1)U Condensador electrolítico, 100 uF, 25 V, tolerancia 20 % 0,037U Condensador electrolítico, 220 uF, 25 V, tolerancia 20 % 0,052U Condensador polyester, 100 nF, 63 V, tolerancia 10 % 0,022U Condensador polyester, 220 nF, 63 V, tolerancia 10 % 0,022U Puente rectificador DF01M 0,201U Diodo Zener BZX85C5V6, 5.6 V, tolerancia 5 %, 1.3 W 0,011U Diodo Schottky MBR2090CT, 90 V, 20 A 1,570U Fusible 2A 0,365U Conector 14 vías 1,500U Zócalo 220Vac JR-101 0,570U Resistencia RPACK8+1, 4.7 kΩ, tolerancia 2 %, 1/5 W 0,220U Conector DB9 9 vías 0,450U Transistor Mosfet SPP80N06 2,839U Resistencia 220 Ω, tolerancia 5 %, 1/4 W 0,019U Resistencia 4.7 kΩ, tolerancia 5 %, 1/4 W 0,019U Resistencia 100 Ω, tolerancia 5 %, 1/4 W 0,019U Resistencia 330 Ω, tolerancia 5 %, 1/4 W 0,019U Resistencia 100 kΩ, tolerancia 5 %, 1/4 W 0,019U Resistencia 390 Ω, tolerancia 5 %, 1/4 W 0,019U Resistencia 1 Ω, tolerancia 5 %, 3 W 0,603U Resistencia 20 kΩ, tolerancia 5 %, 1/4 W 0,019U Resistencia 2.2 kΩ, tolerancia 5 %, 1/4 W 0,019U Resistencia 1 kΩ, tolerancia 5 %, 1/4 W 0,019U Potenciómetro multivuelta vertical 100 kΩ, tolerancia 2 %, 1/2 W 1,410U Potenciómetro multivuelta vertical 10 kΩ, tolerancia 2 %, 1/2 W 1,410U Resistencia 0 Ω, tolerancia 5 %, 1/4 W 0,019U Interruptor Rocker DPST, MC3813-011-021 0,600U Transformador D2197, 10 VA 13,020U Transformador D2177, 6 VA 10,350U Regulador lineal 5 V, LM7805 0,220U Regulador lineal 12 V, LM7812 0,430U Regulador lineal -12 V, LM7912C 1,147U Optoacoplador cuádruple TLP621-4 2,950U Optoacoplador dual TLP621-2 0,761U Puertas lógicas buffer no inversor HEF4050 0,250U Puertas lógicas AND 74AC08 0,270U Puertas lógicas NAND dual 74LS240 0,460U Comparador LM311 0,255U Registro desplazamiento 8 bits TPIC595 0,430U Amplificador operacional TL081C 0,440U Conversor digital-analógico DAC08 1,247



U Caja Bopla E460 12,900U Conector banana montaje panel 6,840U Conector hembra jack 3,5 mm 0,470U Conector BNC montaje panel 1,610U Separador metálico 0,158U Cable Paralelo-serie 2m 2,600U Cable red 1,310U Varios 3,000U PCB 3,500

(1) precio guía Farnell 2006 columna 100 uds.


UD DESCRIPCIÓN Precio [€] (1)U Conector banana montaje panel 16 A 6,840U Conector potencia montaje panel 30 A 7,760M Guia para cable 2,110M Cable unipolar 6 mm2 0,783M2 Placa aluminio 3 mm grosor 25,000M2 Placa aluminio 1 mm grosor 15,000U Carátula vinilo plastificado 58,000U Terminales anillo 10 mm2 0,026U Tornillo M6 65 mm cabeza Allen 0,199U Remache aluminio 3.2 0,032

(1) precio guía Farnell 2006 columna 100 uds.

5.1.2 CAPÍTULO 2: MANO DE OBRA

UD DESCRIPCIÓN Precio [€]H Ingeniero en Automática y Electrónica Industrial 30,000H Operario de montaje especializado 18,000

5.2 MEDICIONES


5.2.1.1 Módulo Experimental

Ref. DESCRIPCIÓN CantidadC1 C4 C7 C10C13 C18 C19

Condensador electrolítico, 100 uF, 25 V, tolerancia 20 % 7

C2 C5 C8 C11C14 C17 C20

Condensador electrolítico, 220 uF, 25 V, tolerancia 20 % 7

C3 C6 C9 C12C15 C16 C21

C22 C23

Condensador polyester, 100 nF, 63 V, tolerancia 10 % 9

C24 Condensador polyester, 220 nF, 63 V, tolerancia 10 % 1D1 D2 D3 D4

D5 D6Puente rectificador DF01M 6

D7 D9 D11 Diodo Zener BZX85C5V6, 5.6 V, tolerancia 5 %, 1.3 W 3D8 D10 Diodo Schottky MBR2090CT, 90 V, 20 A 2



F1 Fusible 2A 1J1 J7 Conector 14 vías 2

J2 Zócalo 220Vac JR-101 1J3 J9 Resistencia RPACK8+1, 4.7 kΩ, tolerancia 2 %, 1/5 W 2

J4 Conector DB9 9 vías 1Q1 Q2 Q3 Transistor Mosfet SPP80N06 3

R1 R2 R4 R5R11 R13 R14

Resistencia 220 Ω, tolerancia 5 %, 1/4 W 7

R3 R7 R12 R19R25 R31 R33

R43

Resistencia 4.7 kΩ, tolerancia 5 %, 1/4 W 8

R6 R16 R24 Resistencia 100 Ω, tolerancia 5 %, 1/4 W 3R8 R10 R41

R42Resistencia 330 Ω, tolerancia 5 %, 1/4 W 4

R9 R17 R27 Resistencia 100 kΩ, tolerancia 5 %, 1/4 W 3R15 R28 R29R30 R32 R35R36 R38 R39

Resistencia 390 Ω, tolerancia 5 %, 1/4 W 9

R20 Resistencia 1 Ω, tolerancia 5 %, 3 W 1R21 R26 Resistencia 20 kΩ, tolerancia 5 %, 1/4 W 2R22 R23 Resistencia 2.2 kΩ, tolerancia 5 %, 1/4 W 2

R34 Resistencia 1 kΩ, tolerancia 5 %, 1/4 W 1R18 Potenciómetro multivuelta vertical 100 kΩ, tolerancia 2 %, 1/2 W 1R37 Potenciómetro multivuelta vertical 10 kΩ, tolerancia 2 %, 1/2 W 1R40 Resistencia 0 Ω, tolerancia 5 %, 1/4 W 1SW1 Interruptor Rocker DPST, MC3813-011-021 1U8 Transformador D2197, 10 VA 1

U2 U5 Transformador D2177, 6 VA 2U1 U3 U4 U6

U10Regulador lineal 5 V, LM7805 5

U7 Regulador lineal 12 V, LM7812 1U9 Regulador lineal -12 V, LM7912C 1

U11 U15 U20U24

Optoacoplador cuádruple TLP621-4 4

U14 U25 Optoacoplador dual TLP621-2 2U12 U16 U17 Puertas lógicas buffer no inversor HEF4050 3

U13 Puertas lógicas AND 74AC08 1U21 Puertas lógicas NAND dual 74LS240 1U18 Comparador LM311 1U19 Registro desplazamiento 8 bits TPIC595 1U22 Amplificador operacional TL081C 1U23 Conversor digital-analógico DAC08 1

- Caja Bopla E460 1- Conector banana montaje panel 5- Conector hembra jack 3,5 mm 1- Conector BNC montaje panel 2- Separador metálico 8- Cable Paralelo-serie 2m 1- Cable red 1- Varios 1- PCB 1




Ref. DESCRIPCIÓN Cantidad- Conector banana montaje panel 16 A 14- Conector potencia montaje panel 30 A 14- Guia para cable 2- Cable unipolar 6 mm2 21- Placa aluminio 3 mm grosor 0,2- Placa aluminio 1 mm grosor 0,5- Carátula vinilo plastificado 1- Terminales anillo 10 mm2 14- Tornillo M6 65 mm cabeza Allen 14- Remache aluminio 3.2 10

5.2.2 CAPÍTULO 2: MANO DE OBRA

Ref. DESCRIPCIÓN Cantidad- Ingeniero en Automática y Electrónica Industrial 384- Operario de montaje especializado 64

5.3 APLICACIÓN DE PRECIOS


5.3.1.1 Capítulo 1:Módulo Experimental

UD DESCRIPCIÓN Precio [€] Cantidad Subtotal [€]U Condensador electrolítico, 100 uF, 25 V, tolerancia 20 % 0,037 7 0,259U Condensador electrolítico, 220 uF, 25 V, tolerancia 20 % 0,052 7 0,364U Condensador polyester, 100 nF, 63 V, tolerancia 10 % 0,022 9 0,198U Condensador polyester, 220 nF, 63 V, tolerancia 10 % 0,022 1 0,022U Puente rectificador DF01M 0,201 6 1,206U Diodo Zener BZX85C5V6, 5.6 V, tolerancia 5 %, 1.3 W 0,011 3 0,033U Diodo Schottky MBR2090CT, 90 V, 20 A 1,570 2 3,140U Fusible 2A 0,365 1 0,365U Conector 14 vías 1,500 2 3,000U Zócalo 220Vac JR-101 0,570 1 0,570U Resistencia RPACK8+1, 4.7 kΩ, tolerancia 2 %, 1/5 W 0,220 2 0,440U Conector DB9 9 vías 0,450 1 0,450U Transistor Mosfet SPP80N06 2,839 3 8,517U Resistencia 220 Ω, tolerancia 5 %, 1/4 W 0,019 7 0,133U Resistencia 4.7 kΩ, tolerancia 5 %, 1/4 W 0,019 8 0,152U Resistencia 100 Ω, tolerancia 5 %, 1/4 W 0,019 3 0,057U Resistencia 330 Ω, tolerancia 5 %, 1/4 W 0,019 4 0,076U Resistencia 100 kΩ, tolerancia 5 %, 1/4 W 0,019 3 0,057U Resistencia 390 Ω, tolerancia 5 %, 1/4 W 0,019 9 0,171U Resistencia 1 Ω, tolerancia 5 %, 3 W 0,603 1 0,603U Resistencia 20 kΩ, tolerancia 5 %, 1/4 W 0,019 2 0,038U Resistencia 2.2 kΩ, tolerancia 5 %, 1/4 W 0,019 2 0,038



U Resistencia 1 kΩ, tolerancia 5 %, 1/4 W 0,019 1 0,019U Potenciómetro multivuelta vertical 100 kΩ, tolerancia 2

%, 1/2 W1,410 1 1,410

U Potenciómetro multivuelta vertical 10 kΩ, tolerancia 2 %,1/2 W

1,410 1 1,410

U Resistencia 0 Ω, tolerancia 5 %, 1/4 W 0,019 1 0,019U Interruptor Rocker DPST, MC3813-011-021 0,600 1 0,600U Transformador D2197, 10 VA 13,020 1 13,020U Transformador D2177, 6 VA 10,350 2 20,700U Regulador lineal 5 V, LM7805 0,220 5 1,100U Regulador lineal 12 V, LM7812 0,430 1 0,430U Regulador lineal -12 V, LM7912C 1,147 1 1,147U Optoacoplador cuádruple TLP621-4 2,950 4 11,800U Optoacoplador dual TLP621-2 0,761 2 1,522U Puertas lógicas buffer no inversor HEF4050 0,250 3 0,750U Puertas lógicas AND 74AC08 0,270 1 0,270U Puertas lógicas NAND dual 74LS240 0,460 1 0,460U Comparador LM311 0,255 1 0,255U Registro desplazamiento 8 bits TPIC595 0,430 1 0,430U Amplificador operacional TL081C 0,440 1 0,440U Conversor digital-analógico DAC08 1,247 1 1,247U Caja Bopla E460 12,900 1 12,90U Conector banana montaje panel 6,840 5 34,20U Conector hembra jack 3,5 mm 0,470 1 0,470U Conector BNC montaje panel 1,610 2 3,220U Separador metálico 0,158 8 1,264U Cable Paralelo-serie 2m 2,600 1 2,600U Cable red 1,310 1 1,310U Varios 3,000 1 3,000U PCB 3,500 1 3,500

Subtotal Módulo exp. 139,38


UD DESCRIPCIÓN Precio [€] Cantidad Subtotal [€]U Conector banana montaje panel 16 A 6,840 14 95,760U Conector potencia montaje panel 30 A 7,760 14 108,640M Guia para cable 2,110 2 4,220M Cable unipolar 6 mm2 0,783 21 16,443M2 Placa aluminio 3 mm grosor 25,000 0,2 5,000M2 Placa aluminio 1 mm grosor 15,000 0,5 7,500U Carátula vinilo plastificado 58,000 1 58,000U Terminales anillo 10 mm2 0,026 14 0,364U Tornillo M6 65 mm cabeza Allen 0,199 14 2,786U Remache aluminio 3.2 0,032 10 0,320

Subtotal Equipo Lab. 299,03

Subtotal Capítulo Material (Módulo Experimental y Equipamiento Laboratorio) 438,41

El precio subtotal del capítulo de Material asciende a la mencionada cantidad de CUATRO CIENTOSTREINTA Y OCHO EUROS CON CUARENTA Y UN CÉNTIMOS.



5.3.2 MANO DE OBRA

UD DESCRIPCIÓN Precio [€] Cantidad Subtotal [€]H Ingeniero en Automática y Electrónica Industrial 30,000 384 11.520,00H Operario de montaje especializado 18,000 64 1.152,00

Subtotal Mano de obra 12.672,00

El precio subtotal del capítulo de Mano de obra asciende a la mencionada cantidad de DOCE MIL SEISCIENTOS SETENTA Y DOS EUROS.

5.4 PRESUPUESTO DE EJECUCIÓN MATERIAL

CAPÍTULO 1: MATERIALCAPÍTULO 2: MANO DE OBRA

438,41 €12.672,00 €

TOTAL PRESUPUESTO EJECUCIÓN MATERIAL (PEM) 13.110,41 €

El precio Total de Ejecución Material (PEM) asciende a la mencionada cantidad de TRECE MIL CIENTODIEZ EUROS CON CUARENTA Y UN CÉNTIMOS.

5.5 PRESUPUESTO DE EJECUCIÓN POR CONTRATA

TOTAL PRESUPUESTO EJECUCIÓN MATERIAL (PEM)Gastos Generales (13 %)Beneficio Industrial (6 %)

13.110,41 €1.704,35 €

786,62 €

TOTAL PRESUPUESTO EJECUCIÓN CONTRATA (PC) 15.601,38 €

El precio Total de Ejecución por Contrata (PC) asciende a la mencionada cantidad de QUINCE MIL SEISCIENTOS UN EUROS CON TREINTA Y OCHO CÉNTIMOS.

5.6 PRESUPUESTO DE LICITACIÓN

TOTAL PRESUPUESTO EJECUCIÓN CONTRATA (PC)IVA (16 %)

15.601,38 €2.496,22 €

TOTAL PRESUPUESTO DE LICITACIÓN (PL) 18.097,60 €

El precio TOTAL DEL PRESUPUESTO DE LICITACIÓN asciende a la mencionada cantidad de DIEZY OCHO MIL NOVENTA Y SIETE EUROS CON SESENTA CÉNTIMOS.


EL INGENIERO




PLIEGO DE CONDICIONES



6 PLIEGO DE CONDICIONES

6.1 CONDICIONES GENERALES

El presente pliego de condiciones, tiene por objeto definir al instalador el alcance del trabajo y laejecución cualitativa del mismo.

Las distintas etapas que componen el proyecto a realizar por parte de la empresa adjudicada son lassiguientes (deberá mantenerse el orden establecido, no efectuando otra actividad sin haber completado laanterior):

1. Adquisición de todos los materiales y componentes necesarios.2. Fabricación de las tarjetas de circuito impreso.3. Montaje de los componentes en las tarjetas.4. Montaje y ensamblaje en la caja y equipación de los carros.5. Interconexión de los diferentes módulos constituyentes de un BTA.6. Ajuste y comprobación de los parámetros.7. Mantenimiento del sistema.

Todas las etapas que forman la obra de este proyecto deberán ser ejecutadas por montadorescualificados, sometiéndose a las normas y reglas que la comunidad europea, países o inclusocomunidades internacionales tengan previstas para estos equipos de montaje, no haciéndose cargo elproyectista de responsabilidades de su incumplimiento.

6.1.1 RESPONSABILIDADES

El contratista es el único responsable de la ejecución del equipo, no teniendo derecho a indemnizaciónpor el mayor precio a que pudieran resultarle los materiales, ni por maniobras erróneas que secometiesen durante la construcción.De todas las contraindicaciones que el fabricante cometiese durante la ejecución del proyecto oelementos relacionados con el mismo, será responsable el fabricante y serán de su exclusiva cuenta lasconsecuencias que se deriven, así como los daños a terceros.Es responsable también ante los tribunales, de los accidentes que por inexperiencia, descuido o deseoinmoderado de lucro, sobreviniesen.

6.1.2 RECEPCIÓN PROVISIONAL DE LA OBRA.PLAZO DE GARANTÍA

Al vencimiento del plazo de garantía de ejecución, el propio fabricante hará entrega del equipo, que serárecibido en presencia del Ingeniero.El Ingeniero podrá supervisar en cualquier momento del montaje, cómo se está realizando el trabajo. Sele avisará cuando vayan a efectuar las pruebas del funcionamiento con la libertad de éste, de asistir aellas.Después de practicado un minucioso reconocimiento y si estuviera conforme con todas y cada una de lascondiciones a que debieran sujetarse, se levantará el acta correspondiente, firmada por el ingeniero y elfabricante, entregándose a éste una cópia de la misma.A partir de ésta fecha empezará a transcurrir el plazo de garantía, que durará dos años, periodo duranteel cual, es cuenta y riesgo del fabricante, la conservación y entretenimiento del equipo.



6.1.3 DERECHOS JUDICIALES

El fabricante renuncia a fueros y privilegios y se somete a los tribunales de Tarragona, para todas lascuestiones que puedan originarse del incumplimiento del presente proyecto.

6.2 CONDICIONES ECONÓMICAS

6.2.1 PRECIO DEL EQUIPO

Tanto en las valoraciones parciales como en la liquidación final, se abonarán las obras hechas por elfabricante, a los precios de ejecución material que figuren en el Presupuesto.

6.2.2 AUMENTO DE LAS MEDICIONES Y MEJORAS VOLUNTARIAS

Cuando el fabricante, por autorización de Ingeniero, emplease materiales de la más esmeradapreparación o de mayor tamaño o calidad que lo marcado en el Proyecto, o substituyese una clase porotra que tuviese asignada un mayor precio o en general introdujese en ella cualquier otra modificaciónque resultase beneficiosa para el conjunto, no tendrá sin embargo derecho a que se le abone preciosuperior a lo que correspondiera si lo hubiese construido con estricta sujeción al Proyecto contratado.

6.2.3 PAGO DEL PROYECTO

El pago del proyecto se verificará por certificación aprobada y extendida por el Ingeniero.En virtud firme del Tribunal correspondiente, podrá realizarse el pago a otra persona diferente deladjudicado o a su razón social, salvando los casos de apoderamiento debidamente bastanteado.

6.2.4 REVISIÓN DE PRECIOS

El contrato se entiende a riesgo y ventura del contructor o fabricante, sin que se pueda solicitar aumentode precios o indemnización, excepto cuando el precio de los jornales o materiales, que de hecho vinierasatisfaciendo, aumentaran en un 10 % o más, debido a precepto obligatorio, y no existiera demoraimputable a aquel, con relación a los plazos señalados en el presente Pliego de Condiciones.

6.2.5 CONSERVACIÓN DURANTE EL PERIODO DE GARANTÍA

Durante el plazo de garantía, cuidará el fabricante de la conservación del prototipo, empleando en ella losmateriales con arreglo de las instrucciones que dictamine el Ingeniero.Si se descuidase la conservación, desobedeciendo aquellas órdenes o diera lugar a que peligrase elequipo, se ejecutarán por administración y a su costa los trabajos necesarios para evitar el daño.

6.2.6 FIANZAS

La fianza depositada por el fabricante, constituye una garantía para el cumplimiento del contrato,pudiendo por tanto disponer de ella la administración, en el caso y forma que establecen las disposicionesaplicables al presente Proyecto.



Esta fianza se devolverá al fabricante una vez aprobada la recepción y liquidación definitiva, después dehaberse acreditado que no existe reclamación alguna contra él, por los daños o prejuicios que son de sucuenta o por deudas de jornales, materiales ni indemnizaciones derivadas de accidentes producidos en eltrabajo.También responderá la fianza, de cualquier saldo que en la liquidación pudiera resultar en contra delfabricante.

6.2.7 MULTAS Y PENALIZACIONES

En el caso de retrasarse injustificadamente el equipo más del plazo estipulado, la administración podráimponer una multa, que será el resultado de aplicar a cada día de retraso, el importe de la adjudicacióndebido por los días de duración prevista de la construcción. Por cada infracción o incumplimiento delcontrato se podrá imponer una multa, a razón mínima de 30€ diarios, sin que el importe de sanción puedaexceder del 50 % del importe de adjudicación del equipo o suministro.

6.3 CONDICIONES TÉCNICAS

6.3.1 GENERALIDADES

Las condiciones técnicas a que esta sometida la construcción del equipo, estan sujetas al estrictocumplimiento de lo estipulado a lo largo del Proyecto, y sobretodo, a lo que concierne a los valoresnominales de los componentes respecto a las potencias, referencias de materiales, calibraciones y puestaa punto, revisiones y licencias que fueran necesarias, bajo el cumplimiento de la normativa y leyesvigentes.

6.3.2 NORMAS PRESCRIPCIONES TÉCNICAS

Las prescripciones que se describen a continuación vienes definidas por el Comité ElectrotécnicoInternacional (CEI). La práctica totalidad de las normas citadas tienen su correspondencia con otrosestándares de normalización.

6.3.2.1 Normas sob re equipos electrónicos

CEI 60097:91 Sistemas de retícula para circuitos impresosCEI 60130-9:89+A1:93 Conectores para frecuencias hasta 3 MHzCEI 60249 Materiales base para circuitos impresosCEI 60297-4:95 Estructuras mecánicas para equipos electrónicosCEI 60352-2:90 Conexiones sin soldaduraCEI 60603 Conectores para frecuencias inferiores a 3 MHz para uso con tarjetas

impresas.CEI 60917 Orden modular para el desarrollo de estructuras mecánicas para las

infraestructuras electrónicas.CEI 61076 Conectores de calidad asegurada para el uso en aplicaciones analógicas de

tensión continua y baja frecuencia, así como en aplicaciones digitales de altavelocidad de transmisión.

CEI 61249 Materiales para las estructuras de interconexiónCEI 61797-1:96 Transformadores e inductancias para la utilización en equipos electrónicos y

de telecomunicaciónCEI 62326 Tarjetas impresas



6.3.2.2 Normas sobr e compatibilidad electromagnética

CEI 61000 Compatibilidad electromagnética (CEM)CISPR 14-2:97 Compatibilidad electromagnética. Requisitos para aparatos electrodomésticos,

herramientas eléctricas y aparatos análogos.

6.3.2.3 Normas sob re componentes electricos y electrónicos

RoHS Directiva RoHS para la restricción de uso de substancias peligrosas enmaterial eléctrico y electrónico.

Pb Free En procesos de soldadura

6.3.3 MATERIALESTodos los materiales empleados serán de primera calidad. Cumplirán las especificaciones y tendrán lascaracterísticas indicadas en el Proyecto y en las normas y prescripciones técnicas generales.

6.3.3.1 Component es electrónicos

Los componentes discretos, serán de los valores, tensiones y potencias especificadas en el Proyecto, asícomo los componentes amplificadores operacionales, circuitos integrados específicos y demássemiconductores. En el caso de substitución de estos deberá comprovarse la absoluta compatibilidad conel componente aconsejado, corriendo de cuenta del fabricante todos y cada uno de los prejuicios quesederiven de la utilización de equivalentes erróneos.

6.3.3.2 Conductores y cables

Regletas y demás conectores de potencia tendrán una tensión de operación de 250 VAC y corrientenominal 35 A.Las regletas para PCBs serán las especificadas en el Proyecto o, en su defecto, de mayor calidad decontacto y de fácil inserción en el diseño establecido.La sección de cables para conexionar los módulos serán de la sección especificada y longitudestablecida, de forma que se minimicen las pérdidas por conducción,es decir las caídas en las líneas detransmisión.

6.3.3.3 Circuitos impresos

El sustrato, líquidos y técnicas de eleboración de los PCBs serán de calidad y deberan seguirrigurosamente las prescripciones y normativas a las que estén sometidos. Deberá seguirse la informaciónde diseño especificada, respetando las distancias mínimas de seguridad entre conductores, anchuras depistas, grosor de placa y de cobre. El acabado estándar será en Niquel-Oro y con lacado de protección.La soldadura de componentes libre de plomo (Pb Free).



6.3.4 GUIAS GENERALES DE RECICLADO

Después del ciclo de vida útil del equipo, todos sus componentes serán reciclados pensando enaprovechar elementos útiles en el desarrollo de otros equipos.

A continuación se detallan una série de guias generales a considerar en la fase de fabricación para mejorel impacto mediambiental del producto. Los criterios se agrupan en las siguientes fases:

- Selección de materiales- Fase de producción- Transporte y distribución- Uso del producto- Final de la vida útil

Los criterios indicados son orientativos y en ocasiones la aplicación de un criterio determinado, orientadoa conseguir un beneficio, puede comprometer otro aspecto del diseño. Por ello, su aplicación a un casoconcreto requiere de un estudio detallado de posibles ventajas e inconvenientes a lo largo de todo el ciclode vida del equipo.

6.3.4.1 Selección de materiales

GUIA MOTIVOEvitar y minimizar el uso de componentespeligrosos, tóxicos o medioambientalmente dañinos(Directiva RoHS)

Reducir las emisiones tóxicas y/o peligrosas enfases posteriores del ciclo de vida del producto.

Evitar materiales que requieran un alto consumoenergético para su producción.

Ahorro energético durante la extracción oproducció.

Reducir la cantidad de material empleado. Ahorro de materia prima virgen.Reemplazar resursos no renovables por renovables Preservación de los recursos naturalesSeleccionar aquellos resursos no renovables queserán más abundantes y limitar el uso de aquellosque sean escasos.

Preservación de los recursos naturales

Evitar tratamientos superficiales Facilitar el reciclado al final de la vida útil delproducto.

Emplear materiales reciclables Facilitar el reciclado al final de la vida útil delproducto.

Potenciar el empleo de materiales reciclados - Reducir el consumo de materia prima virgen- Potenciar los circuitos de reciclado de

materialesReducir la variedad de materiales empleados en elproducto.

Facilitar el reciclado al final de la vida útil delproducto.

6.3.4.2 Fase produc ción

GUIA MOTIVOEvitar y minimizar el uso de componentespeligrosos, tóxicos o medioambientalmente dañinos(Directiva RoHS)

- Reducir las emisiones tóxicas y/o peligrosas enfases posteriores del ciclo de vida del producto.

- Mejorar las condiciones de salud laboral delpersonal.

Evitar pinturas y adhesivos a base de disolventes Reducir las emisiones de VOC



Seleccionar procesos que minimicen la cantidad deresiduos y faciliten el reciclado de éstos,preferiblemente de forma interna.

Reducir el impacto sobre el medio, el consumo demateriales y el coste asociado al tratamiento de losresiduos.

Minimizar el uso de la energía durante la fase deproducción, optimizando los procesos.

Menor impacto ambiental asociado al consumoenergético y menor coste de producción.

Minimizar las pérdidas o fugas debidas a malaislamiento o falta de mantenimiento.

- Reducción del riesgo de daño a persona- Menor consumo de matéria y energía

Definir ciclos de uso de productos en cascada Reducir el consumo de matéria prima y de residuosgenerados.

6.3.4.3 Transporte y distribución

GUIA MOTIVOEmplear métodos de transporte eficientes Reducir el consumo energético y las emisiones

asociadas al transporteMaximizar la eficacia del transporte, optimizando eltipo de embalaje, la logística de distribución, etc.

Reducir el consumo energético y las emisionesasociadas al transporte

Minimizar la cantidad de material de embalaje Reducir el consumo de material y la cantidad deresiduo generado

Emplear materiales reciclados en el embalaje Reducir el consumo de matérias primas y losresiduos generados

Diseñar embalajes que puedan ser reutilizados Reducir el consumo de matérias primas y losresiduos generados

Evitar el empleo de materiales en el embalaje quesean dificilmente reciclable o que presentenproblemas al final de su vida útil.

- Reducir emisiones peligrosas al final de la vidaútil del producto.

- Facilitar el reciclado del embalajeEvitar mezcla de materiales en el embalaje Facilitar el reciclado

6.3.4.4 Uso del producto

GUIA MOTIVOMinimizar el consumo de energía durante el uso delproducto

Ahorro de energía

Minimizar el consumo de otros productos durante lavida útil del producto.

Ahorro de materiales

Incrementar la vida útil del producto incrementandosu fiabilidad y durabilidad

- Menor producción de productos nuevos, con elconsiguiente ahorro de materiales y energía.

- Menor generación de residuos.Aumentar la funcionalidad del producto Aumentar la funcionalidad y vida útil del productoFacilitar el matenimiento y reparación del producto - Aumentar la vida útil del producto

- Menor generación de residuosDiseñar mediante estructura modular y jerárquica Aumentar la funcionalidad y vida útil de productoEvitar que el producto quede obsoleto por motivosde diseño estético

Aumentar la vida útil del producto

Diseñar pensando en las posibles necesidadesfuturas

Aumentar la vida útil del producto



6.3.4.5 Final de la v ida útil

GUIA MOTIVOFacilitar el posible reciclado de componentes ymateriales

- Menor consumo de materias primas virgen- Menor generación de residuos

Facilitar la extracción de aquellos componentes quecontengan sustancias peligrosas

Deposición segura del producto, garantizado quelos componentes peligrosos siguen un tratamientoespecífico.

Estimular la posible reutilización del producto Aumentar la vida útil del productoFacilitar el desmontaje del producto al final de suvida útil

Favorecer la reciclabilidad de los diferentescomponentes reduciendo el coste de su extracción


EL INGENIERO




BIBLIOGRAFIA



7 BIBLIOGRAFIA

[1] Mánuel Lázaro, A., Programación Gráfica para el Control de Instrumentación. LabVIEW 6i, Madrid:International Thomson Editores Spain Paraninfo, S.A., 2001.

[2] National Instruments, G Programming Reference Manual, Austin, Texas: National InstrumentsCorporation, 1998.

[3] Hewlett-Packard, Programming Guide HP-IB DC Power Supplies Series 664xA, 665xA, 667xA and668xA, USA: Hewlett-Packard Company, 1993.

[4] Hewlett-Packard, Manual de Introducción a las Fuentes de Alimentación de CC HP de las Series654xA, 655xA, 657xA, 664xA, 665xA, 667xA y 668xA, USA: Hewlett-Packard Company, 1994.

[5] Hewlett-Packard, Operating Manual Single Input Electronic Load Family, USA: Hewlett-PackardCompany, 1993.

[6] Hewlett-Packard, Proggraming Reference Manual HP Electronic Load Family, USA: Hewlett-PackardCompany, 1991.

[7] Tektronix, Programmer Manual TDS3000 & TDS3000B Series Digital Phosphor Oscilloscopes, USA:Tektronix, Inc., 1994.



8 ANEXO

BANCO DE TEST AUTOMÁTICO

MANUAL DE USUARIO - GUÍA RÁPIDA

David Rodríguez RoblesIngeniería en Automática y Electrónica Industrial

MANUAL DE USUARIO BTA

/ GUÍA RÁPIDA 2

MANUAL DE USUARIO - GUÍA RÁPIDA

REQUERIMIENTOS DEL SISTEMA

- Pentium III / AMD K6 @ 450 MHz o superior.- S.O. Windows 9x.- Puerto paralelo (DB25 - dirección 0x3BC).- Tarjeta National Instruments GPIB-PCIIA.- Software National Instruments LabVIEW 6i + Office Report Generation

Toolkit.- Microsoft Word 97 o superior.

INSTRUMENTOS DE LABORATORIO

- HP 6574A.- HP 34401A.- Agilent 6683A.- Agilent 6050A.- TDS 3012B.- Módulo experiental BTA.- Cableado BTA.

PUESTA EN MARCHA Y FUNCIONAMIENTO

Antes de empezar es necesario comprobar la existencia del directorio BTAen la unidad C: del PC, será el lugar en dónde se ubicaran los archivos deresultados.

Iniciar el programa a través del icono en el escritorio


GUÍA RÁPIDA / 3

La primera pantalla que aparece tiene el aspecto siguiente:

Permite la introducción delnombre del archivo en elque se guardaran losresultados de los ensayos,comentarios, etc., así comoel título del documento y elnombre del usuario (autor)de los ensayos.Pulsando “Aceptar”, crea elarchivo [nombre.doc], loguarda en la carpetaResultados ubicada enC:\BTA (debe asegurarsela existencia de dicha ruta,si no, por defecto lo dejaráen el directorio raíz C:).

Seguidamente aparece la pantalla mostrada a continuación:

Permite la introducción de losparámetros nominales delconvertidor a testear así como laselección de los ensayos a los quese someterá.

Pulsando “Aceptar” almacena losvalores introducidos .

Los valores máximos y mínimosdeben diferir consecuentementede los valores nominales.


/ GUÍA RÁPIDA 4

ENSAYOS

EFICIENCIA, REGULACIÓN DE LÍNEA Y DE CARGA

Para cualquiera de estos ensayos la preparación es idéntica. Realizar laconexión tal y como aparece en la siguiente figura, manteniendo los equiposapagados.

En estos esayos intervienen losequipos siguientes:

- Fuente DC Agilent 6683A.- Multímetro HP 34401A.- Carga DC Agilent 6050A.- UBT: convertidor a testear.- Cableado BTA.

Pulsando “Aceptar” se procederá alensayo.

El software realizará ahora las medidas sobre la unidad bajo test (UBT),previa comprovación de la correcta conexión de los equipos al bus GPIB.

5


GUÍA RÁPIDA / 5

Una vez completado el proceso de medida, se procederá al cálculo de losensayos deseados. Los resultados se mostraran, en función de la elección,en pantallas similares a las que se muestran a continuación:

Pantalla frontal del ensayo deregulación de carga. Se muestran las

12 curvas resultado.

Pantalla frontal del ensayo deeficiencia. Se muestran las 12 curvasresultado.

Pantalla frontal del ensayo deregulación de línea. Se muestran las12 curvas resultado.

Para todas ellas, pulsando “Añadir comentario”, el usuario podrá introducirun comentario de texto que irá posteriormente en el archivo de resultados.


/ GUÍA RÁPIDA 6

Pulsando “Aceptar”, el usuario puede escoger si desea o no guardar losresultados.

TRANSITORIO DE CARGA

En este caso intervienen:

- Fuente DC Agilent 6683A.- Osciloscopio Tektronix

TDS3012B- Carga DC Agilent 6050A.- Módulo experimental BTA.- UBT: convertidor a testear- Cableado

Pulsando “Aceptar” el usuario confirma la correcta disposición de todos loselementos mostrados y su estado activo. Seguidamente el softwarecomprovará que lainterconexión de equipos es la correcta.La especificación de parámentros de realiza continuadamente en unapantalla como la que se muestra en la siguiente figura:

El usuario debe introducir tensión deentrada y salida del convertidor,corriente nominal y máxima desalida, entre las que sucederá eltransitorio. así como parámetrosestimados de respuesta. Debeescoger, también, el sentido deltransitorio (flanco):- Iout(nom) --> Iout(max)- Iout(max) --> Iout(nom)


GUÍA RÁPIDA / 7

El resultado se muestrará en una pantalla como la siguiente:

Una vez realizado el ensayopermite al usuario moverse por lacurva capturada mediante elcursor (esto calcula de formamanual el tiempo deestablecimiento Ts (man) a partirdel indicador de Trigger (T)).

Por otro lado pulsando en “Repetir” puede repetirse el transitoriomodificando parámetros si es necesario, pulsando en “Aceptar” puede o noguardarse el resultado, y pulsando “Añadir comentario” permite incluir el elarchivo de resultados el comentario deseado.

TRANSITORIO DE LÍNEA

En este caso intervienen:

- Fuente DC Agilent 6683A.- Fuente DC HP 6574A.- Osciloscopio Tektronix

TDS3012B- Carga DC Agilent 6050A.- Módulo experimental BTA.- UBT: convertidor a testear- Cableado


/ GUÍA RÁPIDA 8

Pulsando “Aceptar” el usuario confirma la correcta disposición de todos loselementos mostrados y su estado activo. Seguidamente el softwarecomprovará que lainterconexión de equipos es la correcta.La especificación de parámentros de realiza continuadamente en unapantalla como la que se muestra en la siguiente figura:

El usuario debe introducir lastensiones de entrada delconvertidor entre las que sucederáel transitorio (V1 y V2), tensión ycorriente nominales de salida, asícomo los parámetros estimadosde respuesta. Además, debeescoger el sentido del transitorio(flanco):- V2 --> V1 o de subida- V1 --> V2 o de bajada

El resultado se muestrará en una pantalla como la siguiente:

Una vez realizado el ensayopermite al usuario moverse por lacurva capturada mediante elcursor (esto calcula de formamanual el tiempo deestablecimiento Ts (man) a partirdel indicador de Trigger (T)).

Por otro lado pulsando en “Repetir” puede repetirse el transitoriomodificando parámetros si es necesario, pulsando en “Aceptar” puede o noguardarse el resultado, y pulsando “Añadir comentario” permite incluir el elarchivo de resultados el comentario deseado.


GUÍA RÁPIDA / 9

Una vez finalizados los ensayos deseados el programa se cerraráautomáticamente.

Para la realización de ensayos por separado y registro de resultados enarchivos independientes, se aconseja ejecutar un ensayo por sesión.

Para cualquier duda, se hallará información más concreta en la memória delPFC de David Rodríguez Robles (Ingeniero en Automática y ElectrónicaIndustrial).

Documents

AUTOMATIZACIÓN DE LA EVALUACIÓN DE SISTEMAS …read.pudn.com/downloads675/sourcecode/labview/2732159/adquisicion_datos... · AUTOMATIZACIÓN DE LA EVALUACIÓN DE SISTEMAS ELÉCTRICO-ELECTRÓNICOS