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Controle de Motor para Segurança Funcional (MEC175)

O artigo de Brian Fortman, gerente de marketing para os microcontroladores C2000 da Texas, descreve a utilização com segurança de controles para motores. Traduzimos a seguir este artigo, com permissão da Texas Instruments.

 

Parte 1: A evolução básica

Durante anos, os motores elétricos tem sido usados num número sempre crescente de aplicações. Parta do passado quando os motores elétricos de indução AC substituíram os motores a vapor em locomotivas, passando pela migração de sistemas hidráulicos e pneumáticos para motores DC e inclua a substituição gradual dos motores de combustão interna pelos elétricos nos nossos carros.

Os motores elétricos são mais fáceis de serem instalados e de manutenção mais simples, não são responsáveis pela emissão de carbono, tem uma atuação mais compacta de torque assim como proporcionam melhores recursos de controle para sistemas eletrônicos e elétricos. Tome como exemplo as facilidades que os sistemas de direção elétrica proporcionam ao se estacionar um veículo.

Com o passar do tempo, novas técnicas de comutação usando eletrônica em lugar de escovas trouxeram grandes benefícios como os motores sincronizados com imãs permanentes (PMSM). Estas novas técnicas exigem maior performance da eletrônica de controle.

Como o uso de motores elétricos está proliferando, estes motores são encontrados em muitas aplicações onde uma falha do sistema, parte eletrônica ou sensores pode colocar em risco as pessoas próximas. Assim, padrões de segurança funcional são não aplicados à eletrônica.

De forma simples, isso significa que novas diretrizes devem ser seguidas para assegurar que riscos são mantidos em níveis aceitáveis.

Isso deve ocorrer pela detecção de falhas e disposição dos sistemas, assim como a adoção de melhores práticas para a colocação do dispositivo em condições.

 

Figure 1. Ecolução do uso dos motores
Figure 1. Ecolução do uso dos motores

 

Ao mesmo tempo, o número de padrões de segurança específicos da indústria está crescendo nos últimos pares de anos, com muito mais a vista. Talvez hoje, somente uns poucos possuem alguns requisitos específicos incluídos no uso dos componentes como: IEC61508, ISSO 26262 para Automotiva e Aeroespacial.

Um número crescente de sistemas eletrônicos embutidos também deve ser imediatamente ou logo alvo de um padrão internacional de segurança. Seguindo a tendência, acredito que os requisitos de performance em nível de segurança dos componente logo será muito maior nos padrões ao longo do tempo.

No meio dos anos 2000, a tecnologia dos semicondutores permitia um alto nível de integração funcional somente em nível de chip. As técnicas de segurança funcional que eram anteriormente aplicadas no nível de sistema tiveram de ser repensadas de modo a tirar vantagem dos diagnósticos que agora podem ser integrados on-chip ,ou seja, no nível de componentes,

Novas técnicas de diagnósticos se tornaram economicamente mais práticas, como o duplo cerne que é particularmente útil para aplicações para controlar sistemas em loop. A normas compliança em nível de componente ou “caixa branca” para o projeto de componentes internos , de modo a se adequar aos padrões de segurança tem atualmente o estado da arte nos padrões ISO 26262:2011 e IEC 61508:2010.

 

 

Figura 2. Padrões específicos de segurança funcional para equipamentos
Figura 2. Padrões específicos de segurança funcional para equipamentos

 

 

Espera-se que tendência em direção a aplicação de segurança funcional em níveis mais profundos da hierarquia eletrônica deve continuar. Assim alguns grupos de trabalho na estão começando a falar em compliança em nível de módulo IP.

Mas, o que isso significa para o desenvolvedor de controles de motores? Simplesmente considere que você é provavelmente uma vítima de seu próprio sucesso.

Você notou como deve aplicar os benefícios da atuação o motor elétrico de muitas maneiras em muitas aplicações. Mas agora, você está ou deve logo estar se confrontando com exigências que produzam evidências que seu sistema incopora algum nível de segurança funcional.

A Texas Instruments (TI) pode ajudar.

Através de SafeTI™ (http://www.ti.com/ep-mcu-c2x-mcugen-safeti-spincycle-lp-en) design components a TI está fornecendo solkuções para software e chipsets para padrões em segurança funcional que precisam aderir aos padrões ISO 26262, IEC61508 e IEC50730.

E, como os pacotes de projeto Safe TI podem ajudar a proporcionar evidencias de sua concordância para o uso em sistemas com segurança funcional, a TI está enfrentando os maiores desafios encontrados pelo um projetista de sistemas de segurança funcional para o projetista de sistemas de controle de motores.

 

Figure 3. SafeTI™ - Pacotes de projeto para aplicações de segurança funcional
Figure 3. SafeTI™ - Pacotes de projeto para aplicações de segurança funcional

 

Num próximo artigo, conversaremos sobre alguns destaques disponíveis nos componentes da TI para atender as aplicações de segurança funcional em motores rotativos.

 

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