ES2343565T3 - Metodo para determinar la posicion de un elemento arrastrado por el eje de accionamiento de un motor de corriente continua. - Google Patents
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Abstract
Método para determinar la posición de un elemento arrastrado por el eje de accionamiento de un motor de corriente continua dentro de un recorrido predeterminado entre dos posiciones de bloqueo que limitan el recorrido, mediante el análisis del rizado contenido en la corriente del inducido, en el que se realiza una normalización del sistema cuando el elemento arrastrado se mueve a una posición de bloqueo definida, caracterizado porque, cuando el elemento arrastrado se mueve hacia una posición de bloqueo, se corta la alimentación de corriente del motor de corriente continua antes de que alcance la posición de bloqueo definida por el sistema y en consecuencia conmuta a un funcionamiento como generador con el fin de observar la parada del motor de corriente continua a través de la señal de corriente generada por el motor de corriente continua, y cuando se ha detectado la parada del inducido como consecuencia del corte de la alimentación de corriente al motor de corriente continua, después de un intervalo de tiempo predeterminado se vuelve a conectar activamente la alimentación de corriente para finalmente llevar al elemento arrastrado a su posición de bloqueo, y de manera que después de que el elemento arrastrado se ha llevado a su posición de bloqueo definida mecánicamente, se realiza una normalización del sistema de esta posición de bloqueo.
Description
Método para determinar la posición de un
elemento arrastrado por el eje de accionamiento de un motor de
corriente continua.
La invención se refiere a un método para
determinar la posición de un elemento arrastrado por el eje de
accionamiento de un motor de corriente continua dentro de un
recorrido predeterminado entre dos posiciones de bloqueo que
limitan el recorrido, mediante el análisis del rizado (ripple en
inglés) contenido en la corriente del inducido, en el que se realiza
una normalización del sistema cuando el elemento arrastrado se mueve
a una posición de bloqueo
definida.
definida.
La señal de corriente del inducido de un motor
de corriente continua comprende una componente continua y una
componente alterna superpuesta con la componente continua. Cuando
funciona el motor de corriente continua, la componente alterna se
genera por la interacción, entre el imán (el campo), el devanado del
inducido y el conmutador del motor de corriente continua. Esto se
manifiesta por una breve variación de la tensión inducida, de lo
cual resulta la ondulación de la señal de corriente del inducido.
Los picos de corriente contenidos en la señal de corriente del
inducido -llamados a continuación, rizado de corriente- y generados
del modo descrito aparecen en una revolución del inducido con una
frecuencia que depende del número de delgas del colector. Por
ejemplo, si el colector del inducido tiene diez delgas, entonces se
encontrarán 10 rizos en la señal de salida del inducido. La cuenta
del rizado puede proporcionar información sobre la posición angular
actual del inducido del motor de corriente continua y de este modo
sobre la del elemento accionado por el mismo, dentro de su intervalo
de movimiento predeterminado. Con este objeto y para poder realizar
la cuenta correspondiente, se digitaliza la señal analógica del
inducido.
Puesto que se conoce el número de rizos de
corriente que debe generar el motor de corriente continua para
cubrir la carrera entre las dos posiciones de bloqueo que limitan el
recorrido, es posible determinar la posición del elemento accionado
mediante la cuenta de los rizos de corriente. Los métodos de este
tipo se utilizan por ejemplo en el automóvil para el control de un
mecanismo de accionamiento como los que por ejemplo están previstos
para el elevalunas y/o para el techo corredizo. Para poder captar la
posición de por ejemplo el vidrio, es esencial que cuando se cierre
sea posible desconectar la protección contra atrape. Esta
desconexión es necesaria para que el vidrio se mueva hacia su
posición de bloqueo superior y pueda atravesar las juntas de
estanqueidad allí previstas, sin que se produzca la desconexión del
motor debido al aumento de carga. En caso de un error en la cuenta
de los rizos de corriente para la determinación de la posición del
vidrio, podía conectarse o desconectarse prematuramente la
protección contra atrape.
Con el fin de aumentar la precisión al
determinar la posición del elemento móvil, por ejemplo de un vidrio
de ventana de un vehículo automóvil, se realiza una normalización
del sistema ó renormalización, cuando la ventana se ha movido a su
posición superior puesto que entonces se produce la coincidencia de
hecho entre la posición real del vidrio y la posición de bloqueo
definida mecánicamente. Mediante esta renormalización, el contador
de rizos de corriente se pone de nuevo a cero, de manera que se
evita la suma de errores sobre un periodo de tiempo prolongado.
Aunque mediante estas acciones de renormalización se puede realizar
fundamentalmente una determinación de posición precisa del elemento
arrastrado y durante un período de tiempo largo, sin embargo un
renormalización de este tipo es insuficiente cuando después del
movimiento del elemento arrastrado hacia la posición de bloqueo, la
posición de bloqueo prevista para la renormalización no coincide de
hecho con la posición de bloqueo definida mecánicamente. Este caso
ocurre por ejemplo cuando al moverse el elemento arrastrado hacia
la posición de bloqueo, éste rebota antes del bloqueo que sirve de
tope. El elemento arrastrado se encuentra entonces en una posición
(posición EFECTIVA) que es distinta de la posición de bloqueo
definida mecánicamente (posición REQUERIDA). Si ahora se normaliza
de nuevo el sistema respecto de esta posición del elemento
arrastrado suponiendo que el elemento arrastrado se encuentre en su
posición de bloqueo definida mecánicamente, entonces la
post-normalización es falsa y también las cuentas
realizadas a continuación. En consecuencia la determinación de la
posición del elemento arrastrado es imprecisa y en particular, cada
una de las posiciones en el rango de movimiento del elemento
arrastrado no se alcanza con la precisión necesaria, pues como
consecuencia del hecho accidental del rebote del elemento
arrastrado la normalización tiene lugar tomando como base supuestos
distintos. La consecuencia de un comportamiento de este tipo es que
un método según la técnica conocida solamente se puede aplicar
cuando las imprecisiones mecánicas que ocurren en el movimiento
hacia la posición de bloqueo son despreciables.
La publicación DE 196 19 971 A1 muestra un
método para determinar la posición de un elemento arrastrado por el
eje de accionamiento de un motor de corriente continua dentro de un
rango de movimiento predeterminado mediante el análisis del rizado
de corriente contenido en la corriente del inducido.
El documento de modelo de utilidad DE 295 10 688
U1 da a conocer un dispositivo de control para un elevalunas en el
que poco antes de alcanzar la posición de cierre total del vidrio de
ventana tiene lugar la desconexión del accionamiento, así como la
consiguiente conexión del mismo para un breve movimiento final y
alcanzar la posición final sin carga significativa por choque.
Partiendo del estado de la técnica presentado,
el objeto de la invención consiste en desarrollar un método según el
antecedente mencionado al principio de modo que el error que se
produce en la técnica conocida al post-normalizar en
una posición de bloqueo sea despreciable también en aplicaciones en
las que el elemento arrastrado se mueve con energía cinética
elevada.
Según la invención este objeto se consigue de
manera que cuando el elemento arrastrado se mueve hacia una
posición de bloqueo, se corta la alimentación de corriente del motor
de corriente continua antes de que alcance la posición de bloqueo
definida por el sistema y en consecuencia conmuta a un
funcionamiento como generador con el fin de observar la parada del
motor de corriente continua a través de la señal de corriente
generada por el motor de corriente continua, y cuando se ha
detectado la parada del inducido como consecuencia del corte de la
alimentación de corriente al motor de corriente continua, después de
un intervalo de tiempo predeterminado se vuelve a conectar
activamente la alimentación de corriente para finalmente llevar al
elemento arrastrado a su posición de bloqueo, y de manera que
después de que el elemento arrastrado se ha llevado a su posición de
bloqueo definida mecánicamente, se realiza una normalización del
sistema de esta posición de bloqueo.
En el método según la invención, el elemento
arrastrado no se mueve a la posición de bloqueo con toda su energía
cinética. Más bien, con el fin de reducir la energía cinética del
elemento arrastrado, se corta la alimentación de corriente del
motor de corriente continua que acciona al elemento arrastrado antes
de que alcance la posición de bloqueo definida por el sistema. En
el contexto de estas realizaciones el concepto de "cortar la
alimentación de corriente" significa que el motor no está
alimentado activamente con tensión. Esto puede realizarse mediante
la desconexión del motor de corriente continua, o también mediante
la conmutación o el cortocircuito del mismo en un modo de
funcionamiento como generador. Después de un intervalo de tiempo
predeterminado que puede variar en función de otros factores, se
vuelve a conectar la alimentación de corriente del motor, de modo
que ahora el elemento arrastrado se mueve a la posición de bloqueo
definida mecánicamente con una energía cinética reducida. Después
de que el elemento arrastrado se encuentra en su posición de bloqueo
definida mecánicamente, entonces se realiza la normalización o
post-normalización del sistema prescrita. Así la
renormalización tiene lugar en un momento en que está asegurado que
el elemento arrastrado se encuentra con la precisión suficiente en
su posición de bloqueo definida mecánicamente. Mediante el corte de
corriente del motor de corriente continua a poca distancia de
llegar a la posición de bloqueo efectiva y la nueva conexión de la
corriente, el elemento arrastrado se mueve a la posición de bloqueo
con una energía cinética mucho menor. De este modo se reduce
drásticamente el riesgo de un rebote del elemento arrastrado o de
que retroceda elásticamente el mecanismo de transmisión de fuerza
utilizado entre el motor de corriente continua y el elemento
arrastrado. Por este motivo el método reivindicado es adecuado en
especial para la post-normalización en una posición
de bloqueo de los mecanismos de accionamiento en los que el
elemento arrastrado tiene un movimiento con una energía cinética
elevada, lo cual puede ocurrir debido a un motor de corriente
continua muy potente y/o por una gran masa movida por el motor.
Es conveniente prever la nueva conexión de la
corriente del motor de corriente continua para el movimiento final
del elemento arrastrado hacia la posición de bloqueo mecánico
después de detectar la parada total del inducido como consecuencia
de la desconexión de corriente. De este modo se asegura que en el
instante de la nueva conexión de la corriente del motor de
corriente continua para el movimiento final del elemento arrastrado
a la posición de bloqueo mecánico, gracias a la parada del elemento
arrastrado, éste no tenga energía cinética. La detección del estado
en el que el inducido del motor de corriente continua ya no gira,
puede realizarse ventajosamente conmutando el motor de corriente
continua a funcionamiento como generador con la desconexión de
corriente. La señal de corriente generada ahora por el motor de
corriente continua es una medida de la velocidad de giro del
inducido. Cuando el inducido ya no gira y se encuentra parado y con
él también el elemento arrastrado, entonces la señal de corriente es
nula.
La normalización del sistema en esta posición de
bloqueo puede tener lugar en función de los movimientos del
elemento arrastrado detectados y que se han realizado antes del
deseado movimiento a la posición final de bloqueo del elemento
arrastrado. La normalización puede realizarse por ejemplo de manera
que los contadores de posición en curso se calibren respecto de
esta posición de bloqueo, o bien de manera que los contadores de
posición sean post-normalizados respecto de la
posición calibrada anteriormente. Esto puede depender de que, bien
el elemento arrastrado ha llegado a esta posición de bloqueo después
de que se ha movido con mayor o menor inmediatez a la otra posición
de bloqueo en la que se ha efectuado una normalización, o bien de
que antes del movimiento del elemento arrastrado a esta posición de
bloqueo han tenido lugar numerosos movimientos sin que se haya
alcanzado un posición de bloqueo.
El método según la invención es adecuado en
especial para ser aplicado en el marco de la detección de posición
de un mecanismo de accionamiento para abrir y cerrar un vidrio de
ventana, un techo corredizo o para el ajuste de un asiento en
vehículos automóviles. En particular, cuando el método según la
invención se aplica en el marco de un mecanismo de accionamiento
para accionar un vidrio de automóvil, la normalización o
post-normalización solo se podía realizar hasta
ahora en la posición de bloqueo superior, porque era posible el
movimiento a esta posición de bloqueo definido en mayor o menor
grado gracias a que la junta compensaba la energía cinética del
vidrio de ventana, de manera que se podía suponer con una precisión
suficiente que el vidrio de ventana en su posición EFECTIVA se
encontraba de hecho en la posición de bloqueo definida mecánicamente
(posición REQUERIDA). Una post-normalización del
sistema en la posición de bloqueo inferior solo puede realizarse
mediante la aplicación del método reivindicado. De este modo
aumenta la comodidad del uso del dispositivo de ajuste. Para evitar
una suma de errores demasiado elevada a través del accionamiento
repetido del vidrio sin llegar a la posición de bloqueo superior,
en el estado de la técnica conocido se prevé una desnormalización
del sistema. En una desnormalización del sistema de este tipo, se
bloquea el movimiento automático hacia arriba, de manera que la
ventana solo se puede cerrar mediante el accionamiento manual de una
tecla. Ahora, gracias a la posibilidad de realizar una normalización
en la posición inferior solo es necesaria la desnormalización del
sistema en casos excepcionales. La probabilidad estadística de que
en un número elevado de accionamientos la ventana alcance una u otra
posición de bloqueo para la post-normalización del
sistema, aumenta considerablemente.
La Fig. 1 muestra un diagrama con la señal de
corriente analógica del inducido en el que pueden verse los
distintos estados del motor de corriente continua y el desarrollo
del procedimiento reivindicado. El movimiento de un vidrio de
ventana de un vehículo automóvil hacia la posición de bloqueo
inferior tiene lugar del modo siguiente: En un instante t_{1} en
el que se ha detectado mediante el contador que el vidrio de ventana
se encuentra a una cierta distancia de la posición de bloqueo
inferior definida anteriormente, se corta la corriente del motor de
corriente continua y éste se conmuta a un modo de funcionamiento
como generador. El funcionamiento del motor de corriente continua
antes del instante t_{1} está definido por su velocidad de giro
previamente determinada, la cual está reproducida en las puntas de
la señal de corriente de inducido y también en la señal de rizado
reproducida sobre la señal de corriente del inducido. En el curso
del funcionamiento del motor de corriente continua como generador
se puede captar a continuación del instante t_{1}, en primer
lugar una señal de corriente elevada que a continuación disminuye
progresivamente. En un instante t_{2} se detecta la parada del
inducido del motor de corriente continua y se vuelve a alimentar con
corriente el motor de corriente continua para el movimiento del
vidrio de ventana hasta la posición mecánica de bloqueo inferior
definida. Este puede tener lugar también con una energía reducida.
Mediante la frecuencia del rizado que se deja ver sobre la curva de
corriente del inducido queda claro que la velocidad de giro del
inducido en esta fase es mucho menor que la que tenía el motor de
corriente continua para mover el vidrio de ventana antes del
instante t_{1}. La situación del vidrio de ventana en la posición
de bloqueo inferior se puede detectar en el instante t_{3} de modo
que a partir de aquí se efectúa la deseada normalización del
sistema.
Claims (5)
1. Método para determinar la posición de un
elemento arrastrado por el eje de accionamiento de un motor de
corriente continua dentro de un recorrido predeterminado entre dos
posiciones de bloqueo que limitan el recorrido, mediante el
análisis del rizado contenido en la corriente del inducido, en el
que se realiza una normalización del sistema cuando el elemento
arrastrado se mueve a una posición de bloqueo definida,
caracterizado porque, cuando el elemento arrastrado se mueve
hacia una posición de bloqueo, se corta la alimentación de corriente
del motor de corriente continua antes de que alcance la posición de
bloqueo definida por el sistema y en consecuencia conmuta a un
funcionamiento como generador con el fin de observar la parada del
motor de corriente continua a través de la señal de corriente
generada por el motor de corriente continua, y cuando se ha
detectado la parada del inducido como consecuencia del corte de la
alimentación de corriente al motor de corriente continua, después
de un intervalo de tiempo predeterminado se vuelve a conectar
activamente la alimentación de corriente para finalmente llevar al
elemento arrastrado a su posición de bloqueo, y de manera que
después de que el elemento arrastrado se ha llevado a su posición de
bloqueo definida mecánicamente, se realiza una normalización del
sistema de esta posición de bloqueo.
2. Método según la reivindicación 1,
caracterizado porque la normalización del sistema tiene lugar
en función de los movimientos del elemento arrastrado que se han
realizado antes del inicio del movimiento a la posición de bloqueo
del elemento arrastrado.
3. Método según la reivindicación 1 ó la 2,
caracterizado porque cuando el recorrido del movimiento del
elemento arrastrado es inclinado o esencialmente vertical, el
movimiento del elemento arrastrado a la posición de bloqueo inferior
tiene lugar del modo reivindicado.
4. Aplicación del método según una de las
reivindicaciones de la 1 a la 3 para determinar, en un vehículo
automóvil, la posición de un elemento arrastrado mediante un
mecanismo de accionamiento eléctrico, por ejemplo para determinar la
posición de un vidrio de ventana, de un techo corredizo o de un
asiento.
5. Aplicación según la reivindicación 4
caracterizada porque el elemento arrastrado es un vidrio de
ventana y se utiliza el método para mover el vidrio de ventana a la
posición de bloqueo inferior.
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