Báscula de gancho industrial de 10 toneladas con Wi‑Fi

La báscula de gancho industrial fue uno de los proyectos de larga evolución que acompañó ECK, con electrónica embebida, comunicación inalámbrica, reducción de costos y actualización tecnológica.

El trabajo no se limitaba a desarrollar una placa electrónica. La propuesta era apoyar la formación del equipo técnico, organizar el proceso de desarrollo y participar en la creación de los primeros productos de la empresa.

Uno de los primeros proyectos fue una báscula de gancho industrial con capacidad de hasta 10 toneladas, alta resolución de pesaje y comunicación inalámbrica.

El equipo pasó por varias evoluciones a lo largo de los años y se convirtió en un producto de larga vida comercial.

Báscula de gancho: desarrollo y evolución

La báscula se especificó para una capacidad de 10.000 kg con 10.000 divisiones, es decir, una división de aproximadamente 1 kg.

Ese requisito exigía mucho del conjunto formado por la celda de carga, el circuito de adquisición, la mecánica y el procesamiento electrónico.

En los ensayos había que trabajar incluso con incrementos del orden de 500 gramos, un valor extremadamente pequeño frente a la capacidad total de 10 toneladas de la báscula.

Lograr estabilidad y repetibilidad en esas condiciones exigía atención al ruido eléctrico, la resolución del sistema de adquisición, la estabilidad mecánica, las interferencias externas y las características de la propia celda de carga.

El problema de la celda de carga

Otro desafío importante estaba en la propia mecánica de la báscula.

Gran parte de las celdas de carga disponibles en esa época estaba pensada para trabajar principalmente a compresión. Una báscula de gancho, en cambio, exigía una solución adecuada para trabajar a tracción.

Se estudiaron distintas alternativas mecánicas, pero no dieron el desempeño esperado.

La solución llegó con la disponibilidad de una celda de carga de HBM adecuada para este tipo de aplicación.

Era una celda blindada y de alta precisión, que permitió alcanzar el desempeño necesario para el producto.

Adquisición de la señal de la celda de carga

En las primeras versiones se usaron recursos de adquisición y digitalización también provistos por HBM.

Esa solución ofrecía el desempeño necesario para desarrollar y validar el producto, pero representaba un costo importante en la composición final de la báscula.

A lo largo de la evolución del proyecto se estudiaron alternativas para el circuito de digitalización de la celda de carga.

Más adelante, el sistema se reemplazó por una solución de menor costo que mantuvo el desempeño necesario para la aplicación.

Este tipo de evolución es común en productos industriales: primero se busca comprobar técnicamente la solución y después se trabaja en optimizar la arquitectura y el costo de producción.

Wi-Fi en un producto industrial en 2002

Uno de los diferenciales del proyecto era la comunicación Wi-Fi, algo todavía poco común en equipos industriales en esa época.

Para implementar esa conectividad se usó un módulo de Rabbit.

La comunicación permitía transmitir información de la báscula a otros sistemas y también hacer operaciones a distancia.

Los datos podían enviarse en formato XML, lo que facilitaba su integración con sistemas de supervisión y gestión de la producción, incluidos entornos integrados con SAP.

Comunicación en entornos con mucha interferencia

La aplicación industrial trajo otro desafío importante.

Algunas básculas se instalaron en entornos con gran cantidad de hornos de inducción, equipos capaces de producir niveles elevados de interferencia electromagnética.

En esas condiciones, la comunicación inalámbrica tenía que diseñarse con mucho cuidado.

La ubicación de la antena, la arquitectura de comunicación, la inmunidad de la electrónica y el comportamiento del equipo frente a las interferencias pasaron a formar parte del desarrollo.

El objetivo no era solo mantener la comunicación funcionando, sino garantizar que los sistemas de radio no comprometieran la función principal del equipo: medir el peso.

Comunicación remota en 434 MHz

El producto también usó comunicación en la banda de 434 MHz para algunas funciones de control remoto.

Las primeras soluciones tuvieron limitaciones de alcance y de inmunidad a interferencias en el entorno industrial.

Durante la evolución del proyecto, la comunicación se mejoró con un transceptor multicanal spread spectrum SRWF-1021, más adecuado a las condiciones de la aplicación.

Ese cambio aumentó la robustez de la comunicación inalámbrica y formó parte del proceso continuo de evolución del producto.

Certificación metrológica

La certificación también fue una etapa importante del desarrollo.

Como era una báscula de alta capacidad, alta resolución y con sistemas de comunicación por radio, había que demostrar que las interferencias externas o de la propia electrónica no podían alterar indebidamente el resultado del pesaje.

Los ensayos para la aprobación del equipo por el Inmetro exigieron especial atención justamente por combinar metrología con recursos electrónicos y comunicación inalámbrica todavía poco habituales en este tipo de equipo.

Display para lectura a distancia

La aplicación también exigía que el operador pudiera ver el peso a una distancia considerable.

Por eso se desarrolló un display con LED de alto brillo y amplio ángulo de visión, adecuado al entorno industrial.

El objetivo era asegurar buena legibilidad aun cuando operador y báscula estuvieran separados por una distancia importante.

Evolución del producto

Con los años se revisaron distintas partes de la arquitectura.

Entre las evoluciones realizadas estuvieron:

• la mejora del sistema de adquisición de la celda de carga;
• el cambio de componentes para reducir costos;
• la evolución de la comunicación en 434 MHz;
• el uso de comunicación Wi-Fi;
• la integración con sistemas externos mediante datos estructurados;
• el reemplazo del procesador por una solución basada en ARM Cortex-M3;
• mejoras surgidas de la experiencia con el producto en campo.

El objetivo de esos cambios no era simplemente modernizar la electrónica, sino mantener el desempeño y la confiabilidad del producto mientras se reducía su costo de fabricación.

Consultoría de ingeniería y desarrollo del equipo

En este proyecto, la participación de ECK fue más allá del desarrollo electrónico.

El trabajo iniciado en 2002 incluyó también apoyo a la formación y la organización del equipo de ingeniería de Weightech.

ECK participó en el análisis de arquitecturas, la solución de problemas, la elección de componentes, los ensayos y la evolución tecnológica del producto.

Esa interacción entre el equipo interno del cliente y la consultoría permitió que el conocimiento adquirido quedara dentro de la empresa y pudiera aplicarse a los productos siguientes.

Un producto con más de dos décadas de evolución

La báscula de gancho se convirtió en un producto de larga vida comercial de Weightech.

Desde el inicio del desarrollo, en 2002, la arquitectura pasó por varias actualizaciones, acompañando la evolución de los componentes electrónicos, de las tecnologías de comunicación y de las necesidades de reducir costos.

Más de dos décadas después, el producto se sigue vendiendo.

Esta historia muestra una característica importante de un proyecto electrónico industrial: un buen desarrollo no termina en el primer prototipo.

Tiene que permitir la producción, la certificación, el mantenimiento, la reducción de costos y la evolución tecnológica a lo largo de los años.

Vea también cómo trabaja ECK en desarrollo de productos electrónicos.