Vici&C.

Vici & C. necessita di un banco di prova di nuova generazione che sia in grado di eseguire diversi tipi di test su corpi farfallati e che soddisfi i severi requisiti dei costruttori dei componenti per automobili e delle aziende automobilistiche, ed al tempo stesso garantisca le migliori prestazioni, sicurezza ed affidabilità assoluta.

Banco di prova innovativo per corpi farfallati

La sfida

Vici & C. necessita di un banco di prova di nuova generazione che sia in grado di eseguire diversi tipi di test su corpi farfallati e che soddisfi i severi requisiti dei costruttori dei componenti per automobili e delle aziende automobilistiche, ed al tempo stesso garantisca le migliori prestazioni, sicurezza ed affidabilità assoluta.

Attualmente garantire standard di qualità elevata è una grande sfida e Vici vuole un banco di prova che sia all’altezza della situazione.

Il banco di prova deve essere una soluzione facilmente adattabile in grado di gestire sia prove di caratterizzazione che test di durata molto articolati su diversi tipi di corpi farfallati. Si presuppone che il processo di test debba funzionare meglio grazie al posizionamento di vari punti di monitoraggio sulla base dei quali i dati possono essere archiviati e convalidati. Come funzionalità aggiuntiva i punti di monitoraggio devono essere impostabili dagli utenti a seconda della posizione e della corrente elettrica assorbita.

Robustezza, velocità di utilizzo, precisione e multitasking sono requisiti fondamentali per tale soluzione: un banco di prova deve testare fino a venti corpi allo stesso tempo e registrare non solo i dati dei corpi, ma anche le temperature ambientali, la frequenza dei banchi vibranti e l’accelerazione.

Dal punto di vista della precisione del sistema, in particolare, è fondamentale che il banco di prova sia completamente affidabile per ottenere la risoluzione al millisecondo dei profili di movimentazione del corpo e minimizzare il più possibile i margini di errore del test. Questa è la ragione per cui si deve usare un algoritmo PID ottimizzato per i corpi farfallati, capace di considerare le loro proprietà meccaniche ed elettriche.

In materia di velocità invece è richiesta l'acquisizione dei dati in tempo reale, dal momento che il banco di prova deve determinare automaticamente particolari proprietà del corpo come l’arresto meccanico superiore e inferiore (UMS e LMS), l’arresto elettrico superiore e inferiore (UES e LES), limp home e altri, e deve farlo nel minor tempo possibile.

Questi sono i punti fondamentali necessari per ottenere una soluzione adeguata e competitiva, dal momento che si ha a che fare con un’area particolarmente complessa. Il banco di prova richiesto infatti deve utilizzare un algoritmo PID ottimizzato per corpi farfallati e funziona con sensori di posizione analogici e sensori di posizione digitali con protocollo SENT (Single Edge Nibble Transmission).

La soluzione

T4SM ha trovato la soluzione migliore, un compromesso tra complessità, solidità e precisione del sistema.

Costruzione del processo di test

Il banco di prova elaborato da VICI è formato da un PC, attraverso cui gli utenti possono monitorare il test, da quattro CompactRIO e da un CompactDAQ. Ogni CompactRIO gestisce i dati di cinque corpi farfallati allo stesso tempo. Questa linea di lavoro ad alte prestazioni permette di testare fino a 20 corpi simultaneamente.

Il CompactDAQ gestisce i dati provenienti dalle termocoppie, dagli alimentatori programmabili, da una camera climatica e da un banco vibrante, riuscendo a gestire una quantità enorme di dati simultaneamente.

Con questa soluzione la precisione e completezza del processo di test sono assicurate, perché ogni CompactRIO monta:

• Cinque moduli 9205 per la gestione dei motori ponte H dei corpi farfallati;
• Un modulo per l'acquisizione di segnali analogici TP1 e TP2;
• Un modulo per l'acquisizione di segnali digitali veloci, utilizzato per l'identificazione in tempo reale e la decodifica della posizione dei corpi con sensori SENT;
• Un modulo di I/O digitali usato per collegare i motori delle unità al banco per misurare con precisione l'istante di spegnimento.

Il diagramma seguente mostra i componenti del banco, le sue interconnessioni e le connessioni con i dispositivi esterni:

Implementazioni e sviluppi

Accanto al lato hardware notevolmente performante sviluppato da VICI, T4SM ha elaborato una ottimizzazione del codice per ottenere i migliori risultati e per bilanciare il carico di lavoro su tutte le CPU disponibili.

Sistema avanzato di acquisizione dei segnali

Per consentire un monitoraggio completo, il banco di prova è in grado di generare ed acquisire vari tipi di segnali. È stato equipaggiato infatti con un sistema di generazione di segnali PWM (per il controllo dei corpi farfallati e dei motori) e con un sistema di acquisizione e calibrazione dei segnali di posizione.
La grande innovazione di questo strumento è che ora è in grado di acquisire anche i segnali SENT, perché T4SM ha, per la prima volta in assoluto, decodificato i protocolli SENT (normalmente appartenenti al settore industriale automobilistico) su un FPGA di un CompactRIO, in modo che anche i dati digitali possano essere ricevuti e analizzati.

Potente interfaccia

Oltre alla completezza di acquisizione dei segnali, è stata particolarmente curata l’interfaccia per rendere più facile la gestione dei test.

Grazie all’interfaccia sviluppata, gli utenti sono in grado di gestire sia i profili di movimento che il range di movimento dei corpi farfallati. L’applicazione ha editor grafici per la regolazione dei punti di controllo, la gestione dello sviluppo dei cicli e la definizione termica dei profili, mentre appositi PID sono stati sviluppati in modo da consentire il controllo completo sui movimenti del motore.

Gli utenti possono anche definire le impostazioni riguardanti la memorizzazione dei dati dei canali grazie all’implementazione di funzionalità specifiche (ad esempio, tutti i segnali registrati a 1KHz vengono salvati in formato TDMS).

Questa applicazione è stata personalizzata ancora di più permettendo di avviare o arrestare sessioni di test in base ai comandi degli utenti o a determinati trigger come temperatura ambientale della camera o valori di tempo trascorso.

In seguito l’applicazione è stata completata con l'introduzione di funzionalità per l’esportazione dati e con un'interfaccia multilingua.

Memorizzazione dei dati ad alte prestazioni

La parte di archiviazione è stata migliorata attraverso la progettazione di un protocollo di compattazione dei dati per minimizzare le dimensioni dei profili di movimento trasmesse alla memoria limitata FPGA. Esso consente al sistema di gestire i profili di controllo in fase di apertura e chiusura dei corpi farfallati e anche a motore spento.

Il banco di prova è stato prodotto in vari modelli e viene usato in diversi centri di ricerca automobilistica in tutta Europa.