Automatización de un banco de pruebas de componentes magnéticos mediante dispositivos de IoT y almacenamiento en la nube

Abstract

Este trabajo trata sobre la automatización de un banco de pruebas de componentes magnéticos (inductores y transformadores). Estos componentes son usados en electrónica de potencia para transferir y almacenar energía por medio de un campo magnético. El banco de pruebas que se ha automatizado mide diversos parámetros de gran importancia en el diseño y caracterización de estos componentes, como son la densidad de flujo magnético y la temperatura.

La parte principal del banco de pruebas es un convertidor de puente completo con un puente de diodos rectificadores. Dicho convertidor transforma corriente continua de una tensión a otra, lo que se conoce como convertidor DC-DC. En él, una tensión es impuesta a la entrada y la corriente pasa a través de unos MOSFETs que regulan su paso. Posteriormente, se posiciona el elemento de inducción que se desea caracterizar (DUT) entre el puente de transistores y el puente rectificador, tras el cual se conecta una carga resistiva.

El sistema de medición consta de seis partes diferenciadas por su funcionalidad, con una actuación en el siguiente orden:

1. Control del proceso por parte de un operario desde un ordenador, con gestión física de la parada de emergencia de la fuente de alimentación.
2. Control de la fuente de tensión.
3. Control del convertidor DC-DC para la generación de ondas con las características previstas.
4. Circuito de medidas del campo magnético y la temperatura, compuesto por:
- Sensor de campo de efecto Hall
- Amplificador de instrumentación
- Conversor analógico-digital
- Sensor de temperatura con termopares
5. Preprocesamiento de la señal medida y envío a la nube.
6. Gestión de los datos medidos en el servidor, con una arquitectura que posee procesamiento adicional para enviar información al operario y una base de datos de almacenamiento.