Este controlador de válvulas de gas funciona como driver de electroválvulas y generador Hit-Hold programable: un driver de válvula 350 V que aplica el pulso de activación y el mantenimiento con la precisión que exige un banco de ensayo de válvulas. Gracias a su servidor SCPI actúa además como controlador SCPI, lo que permite el control de electroválvulas por Ethernet desde software de automatización.
El equipo genera inicialmente un pulso de alta tensión configurable entre 150 y 350 V durante la fase Hit, proporcionando la energía necesaria para conseguir una actuación rápida de la válvula. Posteriormente conmuta a una tensión de mantenimiento configurable entre 12 y 36 V en modo Hold, reduciendo la potencia aplicada una vez realizada la activación.
La plataforma está basada en una arquitectura RISC-V con sistema operativo FreeRTOS e incorpora una pantalla táctil de 5 pulgadas, Ethernet, servidor web embebido, servidor SCPI, interfaz USB-C con Shell de comandos, entrada de trigger TTL externo y controles físicos mediante pulsadores.
Control de válvulas mediante estrategia Hit-Hold
El sistema utiliza una estrategia de excitación en dos fases para controlar la válvula:
- Trigger
- HIT de alta tensión
- HOLD de mantenimiento
- Desactivación
Durante la fase Hit, el controlador aplica un pulso de elevada tensión y corta duración destinado a proporcionar una activación rápida de la válvula.
Una vez finalizado el pulso inicial, el sistema conmuta automáticamente al modo Hold, utilizando una tensión inferior para mantener la válvula energizada durante el tiempo configurado.
Esta estrategia permite controlar de forma independiente la energía aplicada durante la activación y durante el mantenimiento.
Modo Hit configurable
La fase Hit permite configurar una tensión comprendida entre 150 y 350 V.
El tiempo de aplicación del pulso puede ajustarse entre 50 µs y 350 µs, permitiendo adaptar el perfil de excitación a las características de la válvula utilizada.
Los dos parámetros principales son, por tanto:
- Tensión Hit: 150–350 V
- Tiempo Hit: 50–350 µs
La configuración independiente de tensión y tiempo permite ajustar con precisión la energía inicial aplicada a la válvula.
Modo Hold configurable
Finalizada la fase Hit, el controlador conmuta automáticamente al modo Hold.
En esta fase puede seleccionarse una tensión de mantenimiento comprendida entre 12 y 36 V.
El tiempo de mantenimiento puede configurarse desde 1 ms hasta funcionamiento continuo, permitiendo utilizar el mismo controlador con diferentes estrategias de accionamiento.
- Tensión Hold: 12–36 V
- Tiempo Hold: desde 1 ms hasta continuo
Secuencias de actuación configurables
La combinación de los parámetros Hit y Hold permite definir diferentes perfiles de actuación en función de la válvula y de la aplicación.
Una secuencia típica sería:
- Reposo
- Trigger
- 250 V / 150 µs
- 24 V / tiempo Hold
- Desactivación
Todos estos parámetros pueden gestionarse mediante las diferentes interfaces disponibles en el equipo.
Múltiples métodos de activación
El controlador permite iniciar y detener el proceso utilizando diferentes interfaces.
La válvula puede accionarse mediante pulsadores físicos, desde la pantalla táctil, mediante comandos recibidos por Ethernet o utilizando una señal externa a través de la entrada de trigger TTL.
Esta flexibilidad permite utilizar el equipo tanto de forma autónoma como integrado dentro de bancos de ensayo, maquinaria o sistemas automatizados.
Trigger TTL externo
El frontal incorpora una entrada de trigger externo que permite sincronizar la actuación de la válvula con otros equipos.
La recepción del trigger puede iniciar automáticamente la secuencia Hit-Hold previamente configurada.
Esta característica resulta especialmente interesante en sistemas donde la apertura de la válvula debe sincronizarse con procesos externos, sistemas de adquisición o equipos de ensayo.
Pantalla táctil de 5 pulgadas
El controlador incorpora una pantalla táctil de 5” para operación y configuración local.
La interfaz gráfica puede proporcionar acceso a los parámetros principales del sistema, incluyendo tensión Hit, duración Hit, tensión Hold, duración Hold, contador de activaciones y estados de funcionamiento.
La pantalla permite utilizar el equipo de forma autónoma sin necesidad de conectar un ordenador externo.
Controles físicos
Además de la pantalla táctil, el frontal incorpora pulsadores físicos de START y STOP, así como indicadores visuales de alimentación, estado y trigger.
La combinación de interfaz táctil y controles físicos proporciona acceso rápido a las funciones principales durante operaciones de laboratorio, puesta en marcha y mantenimiento.
Arquitectura RISC-V
El sistema utiliza un procesador basado en arquitectura RISC-V, encargado de coordinar la generación de los perfiles Hit-Hold, interfaz gráfica, comunicaciones Ethernet, servidor web, SCPI, Shell USB-C, entrada de trigger y supervisión del equipo.
La arquitectura embebida permite realizar localmente todas las funciones de control sin depender de un ordenador externo.
Sistema operativo FreeRTOS
El firmware está desarrollado sobre FreeRTOS, permitiendo organizar las diferentes funciones del controlador mediante tareas independientes.
La arquitectura software permite separar la gestión del disparo, temporizaciones, interfaz gráfica, comunicaciones, servidor web, SCPI, Shell de servicio y funciones de supervisión.
Esto resulta especialmente importante para coordinar correctamente los eventos y temporizaciones asociados al accionamiento de la válvula.
Comunicaciones Ethernet
El equipo incorpora Ethernet para su integración en redes de control y sistemas de automatización.
La interfaz proporciona acceso remoto a las funciones de configuración y control y permite integrar el controlador dentro de bancos de ensayo o instalaciones automatizadas.
Sobre Ethernet se implementan dos interfaces principales: servidor web y servidor SCPI.
Servidor web embebido
El controlador incorpora un servidor web embebido que permite acceder a sus funciones mediante un navegador.
La interfaz web puede utilizarse para configurar parámetros, controlar el equipo, consultar su estado y realizar tareas de mantenimiento.
El servidor web permite además realizar la actualización del firmware, simplificando el mantenimiento del dispositivo.
Servidor SCPI
La plataforma incorpora un servidor SCPI (Standard Commands for Programmable Instruments) para configuración y control remoto.
SCPI facilita la integración del controlador con software de automatización, aplicaciones de laboratorio y bancos de ensayo.
Esta interfaz resulta especialmente adecuada para automatizar secuencias de pruebas y controlar el dispositivo desde aplicaciones externas.
USB-C con Shell de comandos
El equipo incorpora una interfaz USB-C que proporciona acceso a una Shell de comandos.
La consola permite realizar operaciones de configuración, control, diagnóstico y mantenimiento mediante comandos.
También puede utilizarse para realizar la actualización del firmware del dispositivo, proporcionando una alternativa local al procedimiento de actualización mediante Ethernet.
Actualización de firmware
El diseño contempla diferentes mecanismos de mantenimiento y actualización del software.
El firmware puede actualizarse mediante:
- Ethernet / servidor web
- actualización remota o mediante red local
- USB-C / Shell
- actualización local de servicio
Esta doble posibilidad facilita tanto el mantenimiento durante el desarrollo como las actualizaciones del equipo una vez instalado.
Contador de disparos
El controlador incorpora un contador de activaciones o disparos, permitiendo registrar el número de ciclos realizados por el sistema.
Esta información resulta útil para tareas de mantenimiento preventivo, caracterización de la válvula, ensayos de durabilidad y seguimiento del uso del equipo.
El sistema dispone de reset parcial del contador, permitiendo iniciar contadores asociados a campañas o ciclos de ensayo sin perder necesariamente la referencia global de utilización, según la implementación del firmware.
Monitorización de estado
La pantalla y los indicadores LED proporcionan información sobre el estado operativo del equipo.
El frontal permite identificar visualmente condiciones como alimentación, sistema preparado y recepción/ejecución de trigger, facilitando el diagnóstico durante su utilización.
Integración en bancos de ensayo
La combinación de trigger TTL, Ethernet, SCPI y parámetros Hit-Hold configurables hace que el sistema pueda integrarse fácilmente en bancos automáticos de ensayo.
Un sistema externo puede configurar los parámetros, generar el trigger, ejecutar el ensayo, consultar el estado y contabilizar los ciclos realizados.
La arquitectura permite tanto operación manual como automatizada.
Ventajas principales
- Control de válvulas mediante estrategia Hit-Hold completamente configurable
- Pulso Hit ajustable entre 150 y 350 V
- Duración Hit configurable entre 50 y 350 µs
- Tensión Hold configurable entre 12 y 36 V
- Tiempo Hold desde 1 ms hasta funcionamiento continuo
- Activación desde pulsadores, pantalla táctil, Ethernet o trigger TTL
- Pantalla táctil de 5”
- Arquitectura RISC-V + FreeRTOS
- Servidor web embebido
- Servidor SCPI para automatización
- Shell mediante USB-C
- Actualización de firmware mediante Ethernet y USB-C
- Contador de disparos con reset parcial
- Integración sencilla en bancos de ensayo y sistemas automatizados
Aplicaciones
El equipo está orientado al control de válvulas de gas, electroválvulas, bancos de ensayo, caracterización de actuadores electromagnéticos, automatización de laboratorio y sistemas que requieran perfiles de excitación Hit-Hold configurables.
Su capacidad de integración mediante Ethernet, SCPI y trigger externo permite utilizarlo también como instrumento programable dentro de sistemas de prueba automatizados.
Especificaciones técnicas
| Tipo de equipo | Controlador de válvulas Hit-Hold |
|---|---|
| Arquitectura | RISC-V |
| Sistema operativo | FreeRTOS |
| Estrategia de control | Hit-Hold configurable |
| Tensión Hit | 150–350 V |
| Tiempo Hit | 50–350 µs |
| Tensión Hold | 12–36 V |
| Tiempo Hold | Desde 1 ms hasta continuo |
| Activación manual | Pulsadores START / STOP |
| Activación mediante HMI | Sí |
| Activación remota | Ethernet |
| Trigger externo | TTL |
| Pantalla | Táctil de 5” |
| Comunicaciones | Ethernet |
| Servidor web | Integrado |
| Control mediante navegador | Sí |
| Servidor SCPI | Integrado |
| Automatización externa | Mediante SCPI |
| Interfaz de servicio | USB-C |
| Consola | Shell de comandos |
| Configuración mediante USB-C | Sí |
| Control mediante USB-C | Sí |
| Actualización de firmware | Ethernet / USB-C |
| Contador de disparos | Sí |
| Reset parcial de contador | Sí |
| Indicadores | Power / Ready / Trigger |
| Aplicación | Control de válvulas y bancos de ensayo |
