ESPECIFICACIÓN TÉCNICA

Actuadores Sistema de Actuación Proyecto Vehículo Autónomo

Agosto 2010

por Mauricio Mascaró

3 R e s u m e n

1 Resumen

La presente especificación técnica comprende los siguientes equipos del módulo de actuación del proyecto vehículo autónomo:

Motor Brushless DC (Dirección).

Controlador/Inversor para motor Brushless (Dirección).

Encoder de posición tipo "Resolver" para motor brushless (Dirección).

Actuador Lineal tubular (Freno).

Controlador para actuador lineal tubular (Freno).

Las especificaciones entregadas deben ser respetadas en todos los casos y para todos los equipos descritos en este documento. Todos los equipos deben venir con manuales ya sea en versión impresa o digital para su instalación, operación y comisionamiento.

2 Actuador de la dirección

Para el actuador de la dirección se contempla adquirir el siguiente motor y su correspondiente sensor de posición:

Motor Brushless DC Emoteq HT03005-C01-H con sensor de temperatura.

Sensor de Posición de tipo "resolver" LNT Modelo Nº: RE21-1-D64 ensamblado con el motor.

El precio estimado del motor es de €5.520 (3.538.375 pesos chilenos al 26 de Agosto de 2010). El precio estimado del sensor de posición es de €690 (442.296 pesos chilenos al 26 de Agosto de 2010).

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De no poder adquirir los modelos sugeridos las especificaciones que deben cumplir tanto el motor como el sensor de posición se describen a continuación.

2.1 Especificaciones del Actuador de la Dirección

El actuador de la dirección debe ser un motor brushless DC trifásico de alto rendimiento. Se ha escogido este tipo de motor debido a la controlabilidad requerida por el proyecto. Esto gracias a que la corriente entregada es proporcional al Torque ejercido y el voltaje entregado es proporcional a la velocidad que desarrolla el motor.

Para protección del motor éste debe venir con un sensor de temperatura adecuado a su capacidad.

El motor debe venir con carcasa y el conjunto (motor-carcasa) debe tener un peso inferior a 2.2 Kg, además sus dimensiones deben ser como máximo las siguientes:

Largo (con carcasa): 94mm.

Diámetro exterior (con carcasa): 87mm.

Diámetro exterior del estator: 76mm.

El motor brushless DC debe cumplir con las siguientes especificaciones:

Torque Máximo 18.2 [Nm]Torque Máximo de Rotor Bloqueado

2.01 [Nm]

Potencia Máxima Continua 191 [Watts]

Constante de Motor 0.36[Nm/Watt]

Constante de tiempo eléctrica 1.99 [ms]Constante de tiempo mecánica 1.5 [ms]Resistencia Térmica 1.8 [ºC/Watt]

Coeficiente de Roce Viscoso5.20E-

05[Nm/RPM]

Torque de Movimiento Libre 0.091 [Nm]Nº de Polos 12 [n]Voltaje Nominal 24 [V]

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Torque Máximo a voltaje nominal 11.4 [Nm]Corriente Máxima a voltaje nominal

42.5 [A]

Sensibilidad del Torque 0.26 [Nm/A]Velocidad sin carga 850 [RPM]Resistencia de los embobinados 0.56 []Inductancia de los embobinados 1.12 [mH]

Junto con el motor se debe adquirir un sensor de posición del motor de tipo "resolver". Este dispositivo es un transformador rotatorio ensamblado dentro del motor para entregar la información de posición. Este encoder debe venir ensamblado junto con el motor y además cumplir las siguientes características:

Pares de Polos 1 [n]Precisión 6 [ ' ]Ruido sobre la precisión 1 [ ' ]Máx. Velocidad 20000 [RPM]

3 Controlador del Actuador de la Dirección

Para el controlador del actuador de la dirección se contempla adquirir el equipo:

Controlador de motor Maccon SWM 48-25-R-CT.

El precio estimado del controlador es de €3.870(2.480.709 pesos chilenos al 26 de Agosto de 2010).

De no poder adquirir los modelos sugeridos las especificaciones que deben cumplir tanto el motor como el sensor de posición se describen a continuación.

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3.1 Especificaciones del Controlador del Actuador de la Dirección

El controlador del Actuador de la dirección debe tener la capacidad de operar el actuador de la dirección a plena capacidad. El controlador además debe incorporar un inversor en base a IGBTs para asegurar un desempeño adecuado a la aplicación.

El controlador debe tener las siguientes funcionalidades:

Control de Torque.

Control de Velocidad.

Control de Posición.

Interfaz de control CAN/CANOpen.

Interfaz RS232 para configuración.

Conexión con encoder tipo resolver para la retroalimentación del controlador.

Por último el controlador debe cumplir con al menos las siguientes características:

Voltaje Nominal48 (12 -

60) [Vdc]Corriente de Línea 25 [Arms]Máxima corriente de línea 50 [Arms]Temperatura de operación 0-45 [ºC]

Grado de Protección IP54[Índice IP]

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4 Controlador del Actuador y Actuador del Freno

Para el actuador y el controlador del actuador del freno se contempla adquirir los equipos:

Actuador lineal Copley Servotube STA2508P-155-S-S-03-F.

Controlador del actuador Copley Accelnet Panel ACP-090-36.

El precio estimado del actuador es de €1.913(1.226.252 pesos chilenos al 26 de Agosto de 2010) y el precio estimado de su controlador es de €893(572.422 pesos chilenos al 26 de Agosto de 2010).

De no poder adquirir los modelos sugeridos las especificaciones que deben cumplir tanto el motor como el sensor de posición se describen a continuación.

4.1 Especificaciones del Actuador y Controlador del Freno

El actuador lineal tubular debe poder ejercer fuerza de forma lineal en ambos sentidos con un rango de movilidad de 155mm. También debe incorporar un sensor de posición análogo diferencial de tipo seno/coseno y un sensor de temperatura para protección del mismo.

El actuador lineal debe tener un largo igual o inferior a 445mm al estar extendido al máximo y debe cumplir las siguientes especificaciones.

Fuerza Máxima (a 25ºC por 1 segundo) 312 [N]Corriente Máxima (a 25ºC por 1 segundo) 20 [A]Fuerza de Actuador Bloqueado 75.1 [N]Corriente de Actuador Bloqueado 4.82 [A]Resistencia Fase Fase (a 25ºC) 3.01 [W]Resistencia Fase Fase (a 100ºC) 3.88 [W]Inductancia Fase Fase (a 1kHz) 1.95 [mH]

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Constante de tiempo eléctrica 0.65 [ms]Voltaje Máximo de Funcionamiento 380 [V]Aceleración Máxima (sin carga) 271 [m/s^2]Velocidad Máxima (sin carga) 5.6 [m/s]

Resistencia Térmica (Carcasa-Fase) 0.2[ºC/Watt]

Resistencia Térmica (Fase-Fase) 0.91[ºC/Watt]

Constante de tiempo térmica 1377 [s]

El controlador del actuador debe incorporar un inversor basado en MOSFETs para asegurar un adecuado desempeño de acuerdo a la aplicación. Además el controlador debe poseer las siguientes funcionalidades:

Control de Torque/Corriente.

Control de Velocidad.

Control de Posición.

Interfaz de control CAN/CANOpen.

Interfaz RS232 para configuración.

Conexión con encoder análogo diferencial tipo seno/coseno para retroalimentación del controlador.

Finalmente el controlador debe cumplir con las siguientes especificaciones:

Voltaje Nominal 90 [Vdc]Corriente Máxima de Salida 36/25.5

[Adc]/[Arms]

Potencia Máxima de Salida 2.95 [kWatts]Tensión de Alimentación 20-90 [Vdc]

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