NFC como interfaz de configuración en vez de cables y cajas adaptadoras: una solución sencilla e inteligente

Durante el desarrollo de una máquina llega un momento en el que hay que ajustar los sensores individualmente. Con frecuencia, surge la incertidumbre de cuántos pulsos son necesarios para una aplicación óptima. El esfuerzo y la frustración son, por lo tanto, inevitables.

Escoger los adaptadores, las herramientas y las cajas de parametrización correctas para el ajuste de los sensores no es habitualmente una tarea tan sencilla como se pueda esperar. Los problemas siguen creciendo cuando, además, no está disponible el cable adecuado. Sin el cable correcto, la configuración del equipo no se puede cambiar ni adaptar.

Para simplificar esta fase del desarrollo, Wachendorff Automation GmbH & Co.KG ha desarrollado una solución inteligente y sencilla. En vez de confiar en los cables adaptadores y cajas de parametrización habituales, la compañía decidió utilizar NFC (comunicación de campo cercano) como interfaz de configuración para desarrollar el nuevo encoder incremental.

Wachendorff es una mediana empresa gestionada por sus propietarios con sede en Geisenheim, cerca de Fráncfort del Meno, Alemania. La compañía se especializa en el desarrollo y fabricación de encoders "Made in Germany" y ha desarrollado el primer encoder incremental del mundo que se puede configurar individualmente mediante un teléfono inteligente. Se pueden crear y guardar las diferentes características en una aplicación para teléfono inteligente. Ahora, esta configuración se puede subir al encoder mediante NFC, una tecnología de transmisión sin contacto y sin energía. La serie WDGN ha sido equipada con un chip NFC para transferir al encoder está establecida tecnología de comunicación.

Mediante una tecnología de sensor de encoder diseñada específicamente se genera una frecuencia de pulso fiable y alta. Al mismo tiempo, es tan flexible que se puede ajustar cualquier frecuencia de pulso, bajando hasta un pulso por revolución. Los dispositivos se basan en tecnología patentada de sensor magnético con una precisión y resolución elevadas. Se pueden realizar medidas altamente precisas en un pequeño espacio de instalación con hasta 16 384 pulsos por revolución y un diseño compacto a partir de 36 mm.

El ajuste flexible de parámetros mediante la aplicación permite a los clientes configurar ellos mismos el dispositivo en el lugar. Esto ofrece una mayor flexibilidad en el desarrollo y puesta en marcha de máquinas. Se pueden probar indistintamente diferentes controladores o convertidores de frecuencia. El intercambio de los dispositivos en la máquina es posible de manera muy flexible. Esto reduce los costes de almacenamiento y transporte ya que basta con tener menos stock y, además, los pedidos incorrectos se reducen al mínimo. Se pueden guardar directamente en la aplicación diferentes configuraciones del encoder.

El software genérico diseñado especialmente por Wachendorff se puede utilizar independientemente del tipo de sensor. La funcionalidad se puede adaptar a otros sistemas de sensores y actuadores como, por ejemplo, la activación de características o el intercambio de datos.

El software Flutter, compatible con Apple y Android, se utilizó como base para la tecnología de la aplicación.

La tecnología NFC se ha adaptado con éxito para su uso en condiciones industriales duras. La serie de encoders, con diámetros típicos de 36 mm y 58 mm, está compuesta de encoders de eje y encoders de eje hueco. Según el tipo de producto, es posible disponer de una carga de eje de hasta 300N. Se ofrece polaridad inversa y protección contra cortocircuito para toda la gama de voltaje desde 4,75 VCC hasta 32 VCC. Están disponibles todas las opciones de montaje habituales en la industria. Los encoders se pueden suministrar con un conector M12 o salida de cable, tanto en versión radial como axial. La robusta carcasa de acero inoxidable ofrece protección IP67 e IP69K, según la versión, e IP65 o hasta IP67 en la entrada del eje. Está disponible una alta resistencia a vibraciones y golpes, además de un rango de temperatura de funcionamiento de -40 ºC a +85 ºC, convirtiéndolos en la opción ideal para entornos industriales muy duros. La nueva aleación empleada en la cubierta proporciona un mejor apantallamiento contra influencia magnética y hace que la producción sea más ecológica.

También está garantizada la seguridad de la transmisión de datos. La configuración del encoder solo se puede realizar si se dispone de la contraseña adecuada. La comunicación del encoder está encriptada y los diferentes niveles de derechos de acceso están protegidos por números PIN del usuario final. El encoder dispone de varias memorias. La configuración actual se guarda en la memoria interna del microcontrolador y en la memoria NFC.

Si los valores son válidos, la configuración en la memoria NFC se puede sobrescribir con la que se desee y luego será transferida a la memoria interna tras un restablecimiento de la corriente. Si los datos de la memoria NFC no son válidos, se reinician y cargan los últimos valores válidos en la memoria interna. Mediante la memoria NFC se pueden leer los datos de configuración y enviar incluso cuando el dispositivo esté apagado. Esto es fundamental para una instalación fácil y segura. Todos los datos están protegidos y encriptados por un número PIN, incluso cuando el dispositivo está apagado.

En comparación con Bluetooth y WLAN, la tecnología NFC tiene una cobertura menor y se comunica con el campo cercano. La mayor cobertura de WLAN y Bluetooth los hace más susceptibles de interferencias y potencialmente más fáciles de ser atacados. Ambos son estándares de radio en los que la transmisión solo se puede realizar cuando hay energía. Con NFC la configuración de parámetros se puede realizar directamente en la máquina asegurando un acceso limitado. Dado que el módulo NFC se comunica pasivamente, no hay interferencias durante la operación. El NFC permite realizar la parametrización de manera inalámbrica y sin voltaje directamente en la máquina, por lo que es un proceso más seguro y menos complicado de realizar.

El diseño de la antena ha sido probado en diferentes prototipos funcionales. Para realizar todavía más pruebas y optimizaciones, se crearon diversos diseños de antena y se facilitaron en volúmenes de producción. Se probó su calidad de recepción, la distancia entre el teléfono inteligente y la antena, y la robustez y la comunicación. Se identificó la mejor relación posible entre cobertura y requisito de espacio de la antena.

La solución final proporciona suficiente memoria para los requisitos actuales y suficientes reservas para la futura ampliación. El diseño de la antena se ha optimizado para encajar en una pequeña placa de circuito de 20 mm x 17 mm y proporcionar, aun así, una transmisión fiable a la máxima distancia.

Esta placa se conecta a la placa del sensor mediante un cable plano y conectores especiales de bloqueo. Este bloqueo es necesario para obtener una alta robustez mecánica.

El WDGN es una alternativa óptima y sencilla para clientes para los que el estándar de comunicaciones ampliamente utilizado IO-Link no es adecuado.

La recientemente desarrollada serie WDGN está disponible en dos versiones. La versión Basic tiene los canales estándar de un encoder incremental (A, B, N) y los canales invertidos. La versión Advanced es más avanzada. Dispone de cuatro canales que se pueden configurar independientemente.

La nueva tecnología ahorra costes y tiempo de manera sencilla y aumenta la sostenibilidad.

"El objetivo de la serie WDGN es ofrecer a nuestros clientes nuevas opciones para configurar sus encoders", dice Robert Wachendorff.
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