Donde quiera que haya una corriente eléctrica, hay siempre pulsos electromagnéticos que pueden tener un efecto altamente perturbador en dispositivos como, por ejemplo, los de electrónica habitual que nos rodean, motivo por el cual los fabricantes de automóviles tienen que verificar, entre otras cosas, la compatibilidad electromagnética (CEM) de sus productos. Es más, los vehículos mismos llevan multitud de electrónica sensible y se prueban en laboratorios CEM especializados donde las condiciones son muy molestas para los seres humanos. Los sistemas de cámaras se utilizan para tener todo vigilado durante la realización de las pruebas y mk-messtechnik es una empresa especializada en estos sistemas. Los motores de FAULHABER que se utilizan en los cabezales giratorios aseguran la colocación exacta de los módulos controlados a distancia. En este artículo te contamos cómo los motores de FAULHABER garantizan el correcto funcionamiento de la electrónica de mk-messtcehnik.
«Todo empezó cuando la radio del coche dejó de ser el único dispositivo que se instalaba en el vehículo», recuerda el Dr. Martin Kull, fundador y director general de mk-messtechnik. «El número de dispositivos electrónicos ha ido creciendo sin parar, desde el ABS y los airbags hasta la telefonía móvil y la navegación». Los distintos sistemas no deben interferir entre sí, ni tienen que afectar a otros sistemas fuera del vehículo. Además, deben de ser todo lo insensibles posible a los pulsos del exterior. El ingeniero eléctrico comenzó a realizar mediciones en el laboratorio de pruebas de Daimler cuando era estudiante en la Universidad de Stuttgart. Algunas de las ondas electromagnéticas generadas en tales laboratorios eran extremadamente fuertes y muy por encima de los valores límite aplicables. Por esta razón, las salas del laboratorio están selladas herméticamente durante las pruebas y lo que pasa dentro solo se puede observar mediante cámaras. «Fue entonces cuando surgieron las primeras solicitudes relativas a dispositivos de seguimiento de edificios destinadas a este propósito. No obstante, la demanda fue de menos de 100 cámaras al año y las grandes compañías se retiraron de este nicho de mercado».
El Dr. Kull vio la oportunidad y en 2006 fundó su propia compañía junto con su esposa. Al principio, el matrimonio hacía todo sin la ayuda de nadie, como cuando por ejemplo en 2008 un fabricante de coches de EE.UU. les pidió un sistema con 20 cámaras. «Soldamos y montamos cada componente nosotros mismos y estábamos muy orgullosos de suministrar a una compañía global», recuerda el fundador. La demanda creció y con ello la compañía. El año 2010 fue testigo de la contratación del primer empleado adicional y hoy en día ya son más de 60 debido a que los sistemas de cámara fabricados por mk-messtechnik en Notzingen, cerca de Stuttgart, los utilizan prácticamente todos los fabricantes de automóviles para realizar pruebas CEM.
Montaje en cuna o en pared
Las cámaras pueden ir montadas permanentemente en una pared o aseguradas en varios trípodes. mk-messtechnik también ofrece lo que se conoce como cuna, que se coloca en el asiento del conductor y puede alojar hasta seis cámaras. Permite el seguimiento de todo el salpicadero, todas las pantallas y elementos de control del vehículo dentro de la cámara de pruebas. La tendencia hacia la movilidad eléctrica es un desarrollo positivo para mk-messtechnik dado que la compatibilidad electrónica en el caso de vehículos eléctricos desempeña un papel incluso más importante que el desempeñado en los motores de combustión. Además, la electrónica utilizada en trenes, aeronaves y barcos también debe pasar pruebas CEM.
El Dr. Kull viene de una familia con tradición inventora suabia. «Mi pasatiempo es el modelismo, y hasta donde logro recordar siempre me ha fascinado cualquier cosa que se mueva por tierra, mar o aire. Aunque mi campo de especialización es la ingeniería eléctrica, siempre he tenido un gran interés en los aspectos mecánicos». mk-messtechnik también se beneficia de este doble talento respecto al desarrollo del producto: «A partir de 2008 empezamos a recibir solicitudes de cámaras montadas en pared con control remoto, y ahí es cuando se formó la base para encontrar la solución óptima con respecto a tamaño, peso y control».
El Dr. Kull se esfuerza por alcanzar la máxima funcionalidad con el mínimo hardware y software e inversión para el desarrollo. Por ejemplo, confía en piezas estándar disponibles habitualmente como los tubos de aluminio anodizado que mk-messtechnik utiliza en las carcasas. Algo que parece tan simple es, en efecto, una solución personalizada resultante de una interacción finamente equilibrada de diferentes componentes. «al diseñar el PCB, por ejemplo, también es importante tener en cuenta la carcasa para no tener que realizar ajustes posteriormente».
Programas, control remoto e infrarrojos
La compañía de Notzingen no huye del trabajo de montaje complejo y conecta los componentes necesarios directamente en el PCB. «A veces montamos más de cien placas PCB distintas a la semana», explica el Dr. Kull. «Esto hace que los plazos y los tiempos de cambio de herramienta sean aspectos cruciales. Con el software habitualmente disponible era imposible alcanzar una velocidad aceptable, así que escribimos nuestro propio programa de proceso de datos para las máquinas automáticas de colocación de componentes. El resultado fue la capacidad de reducir los plazos de cada PCB de varios minutos a unos cinco segundos».
Para simplificar los procesos de las pruebas CEM se añadieron cámaras giratorias con control remoto a la gama de productos. Al principio estaban concebidas solamente para el montaje en pared, aunque la demanda de un modelo ajustable se amplió rápidamente a los sistemas móviles. «Por lo tanto, tuvimos que enfrentarnos a la cuestión de la estabilidad mecánica desde una perspectiva totalmente diferente. Nuestros sistemas tienen una robustez extraordinaria, pero si un soporte con un adaptador de cámara de 800 gramos se cae o ese adaptador se gira con mucha brusquedad, el material puede sufrir. Hemos resuelto este problema con una especia de acoplamiento de fricción».
Las cámaras de mk-messtechnik controlan no solo la electrónica del vehículo sino también las características térmicas. La cámara infrarroja opto-LWIR ha sido desarrollada para este cometido. Los campos electromagnéticos que se crean durante las pruebas suponen un cierto grado de peligro. Los campos extremadamente fuertes pueden causar que los objetos o las piezas probadas del sistema se recalienten. Además, surge otra fuente adicional de calor cuando se prueban vehículos eléctricos, explica el Dr. Kull. «En el banco de pruebas los vehículos eléctricos recargan sus baterías mediante recuperación. Si las baterías están totalmente cargadas, los frenos del vehículo se activan. Los frenos se pueden sobrecalentar y, en el peor de los casos, pueden incluso comenzar a arder. La instalación de un banco de pruebas está en torno a los dos dígitos de millón y los prototipos que se prueban tienen un valor incalculable. El seguimiento mediante cámaras infrarrojas permite proteger estas inversiones gracias a una intervención a tiempo». mk-messtechnik fue nominada por el desarrollo de su cámara para el premio Innovation Award 2019 por el distrito de Esslingen.
Micromotores para una alineación precisa
Para garantizar la colocación precisa de las cámaras mk-messtechnik utiliza accionamientos de FAULHABER. «Hemos experimentado con servomotores y motores utilizados en modelismo, pero no eran lo suficientemente precisos o robustos. En FAULHABER encontramos los motores correctos».
En el cabezal giratorio/basculante que posiciona a la cámara se utilizan dos micromotores CC de la serie 1516…SR con conmutación de metal precioso junto con un reductor de engranajes de la serie 15/8 y la transmisión 900:1. «Al principio probamos la transmisión 500:1 pero era demasiado rápida. Aunque el cabezal giratorio gira más lentamente con la transmisión 900:1 puede mover pesos mayores y tiene además un apantallamiento eléctrico óptimo». El alto nivel de eficiencia fue otra razón por la que se eligió el accionamiento ya que la potencia necesaria para el giro la suministran las baterías de las cámaras. Exceptuando el módulo actual de cámara y los accionamientos, que son de terceros, mk-messtechnik desarrolla y fabrica todo el sistema para beneficio de sus clientes, como subraya el Dr. Kull: «Cuando las tareas son complejas o es necesario realizar modificaciones individuales, desarrollar y fabricar los productos nosotros mismos nos permite reaccionar con una flexibilidad extraordinaria. Para nosotros no hay nada imposible, por lo menos nada que no esté dentro de los límites de la física».
