Di Leslie Wang, Support Engineer, Shanghai
Dewesoft China

L'impianto frenante di un veicolo è un sistema piuttosto complesso. E’ composto da diverse parti con più componenti e qualsiasi guasto, per quanto piccolo, può rendere inefficace l’intero sistema

In Cina, un cliente Dewesoft che si occupa della produzione di freni per veicoli, aveva bisogno di verificare se un problema specifico ai freni fosse causato dallo squilibrio della pressione nel circuito frenante. In precedenza il cliente non eseguiva questo tipo di verifica. Ora invece, grazie alla soluzione di misura Dewesoft che include un Sistema di Acquisizione Dati DEWE-43, un sensore di pressione e il  Software DewesoftX, fare questo tipo di troubleshooting non è più un problema.

Bus and DEWE-43A DAQ system for brake testing

Di tutti i sistemi che compongono un'auto, il sistema frenante è forse tra quelli più importanti e vulnerabili. Il suo compito è quello di garantire la sicurezza durante la guida. Tali sistemi sono composti da molte parti:

  • pastiglie dei freni,
  • tamburi dei freni, 
  • dischi freno, 
  • pinze dei freni, 
  • ganasce dei freni, 
  • cilindri delle ruote, 
  • piastre di supporto, 
  • cavi dei freni. 

Problema – Deviazione in frenata

La maggior parte dei veicoli a motore è dotata di sistemi frenanti idraulici ed il circuito dei freni è composto da tubi flessibili che tramutano la pressione che il conducente esercita sul pedale del freno con il proprio piede in potenza di arresto. Il liquido dei freni viene immagazzinato nel cilindro principale per poi essere trasferito alle pinze dei freni tramite il circuito dei freni quando si preme il pedale del freno. Questa pressione spinge le pinze a serrare i freni causando, di conseguenza, il rallentamento e/o l’arresto dell’intero veicolo.

I circuiti dei freni sono fondamentali per mantenere il veicolo al sicuro in strada. Se si guastano o non sono affidabili, può significare avere guai seri.

Il nostro cliente è un importante produttore di componenti per freni sia per veicoli commerciali che per autobus. Avvertiti del fatto che un autobus che utilizzava i loro componenti deviava sempre durante la frenata, hanno deciso di andare a fondo alla questione. Volevano verificare se la causa di tale comportamento anomalo poteva essere  uno squilibrio della pressione nel circuito dei freni o se le pinze e i dischi dei freni erano responsabili del guasto.

La soluzione – Il Sistema di Acquisizione Dati DEWE-43A

Per fare un’analisi di questo tipo, il cliente ha utilizzato una soluzione Dewesoft per testare la pressione del circuito dei freni. Il sistema di misura utilizzato è costituito dal Sistema di Acquisizione Dati DEWE-43A, il Software per Acquisizione Dati Dewesoft,  e sensori di pressione, tipo WIKA S-10, di terze parti.

Brake test data acquisition system connection schemeFigura 1. Schema di collegamento della soluzione di misura.

Il DEWE-43A è un sistema di acquisizione dati portatile e robusto. Pesa meno di due chili ed è abbastanza piccolo da stare in una mano. L'unità è ricavata da un unico blocco di alluminio lavorato tramite CNC. 

DEWE-43A DAQ system aluminium chassisIl sistema DEWE-43 DAQ è ricavato a CNC da un blocco unico d'alluminio

Il DEWE-43 dispone di 8 ingressi analogici universali, 8 ingressi digitali/counter/encoder e 2 ingressi high-speed CAN bus. Tutti i canali, analogici, digitali o CAN, sono sincronizzati con una precisione al microsecondo. Dewesoft X, il pluripremiato software di acquisizione dati, registrazione dati e analisi dati, è incluso con l'hardware.

Grazie alla funzione plug and play, il DEWE-43A è adatto per diverse applicazioni di acquisizione di dati dinamici. Dispone di ingressi analogici universali e può ricevere in modo nativo segnali di tensione, ponte intero, mezzo ponte, quarto di ponte, segnali IEPE, carica, termocoppie, RTD, corrente, resistenza e segnali LVDT con l'uso di adattatori DSI. La velocità di campionamento arriva fino a 200 kS/s per canale, con ADC sigma-delta a 24 bit. Ciascun canale fornisce alimentazione per l'eccitazione del sensore.

DEWE-43A data acquisition system from DewesoftFigura 2. Il Sistema di acquisizione dati DEWE-43.

Dewesoft X, il software per l'acquisizione, la registrazione e l’analisi dei dati (DAQ), è incluso nei Sistemi di Acquisizione Dati Dewesoft.

Compatti e robusti, i sensori di pressione WIKA S-10 sono progettati per applicazioni di misura della pressione in ambito industriale. Vengono utilizzati per misure di idraulica e pneumatica, del vuoto e del livello dei liquidi, per il controllo delle presse, dei compressori, ed in altre operazioni di elaborazione e controllo.

WIKA S-10 pressure sensor
Figura 3. Sensore di pressione WIKA S-10.

Il sensore di pressione utilizzato è un WIKA S-10 a 3 fili. Il suo intervallo di misura è 0~150 bar, l'output è 0~10 v, la temperatura supportata dal sensore è -30 ~ +100 gradi Celsius, la temperatura di funzionamento è -20 ~ +80 gradi Celsius. 

DEWE-43 DAQ system test placed under bus in a repair shopFigura 4. La location del test è l’officina riparazioni del cliente - Un DEWE-43A e un laptop posizionati sotto l'autobus.

Misura della Pressione del Circuito dei Freni

Utilizzando un DEWE-43A e sensori di pressione per misurare la pressione del circuito dei freni, si ottiene il valore della pressione e la curva di pressione della valvola principale e della camera del freno della ruota.

In questo caso, il cliente era limitato dal numero di sensori di pressione. Infatti erano disponibili solo quattro sensori di pressione. Ciò rendeva impossibile misurare contemporaneamente il sistema frenante dell'assale anteriore e il sistema dell'assale posteriore. Così si è scelto di misurare l’asse anteriore.

Un sensore di pressione è stato installato nel circuito della valvola principale posta nella cavità superiore. Altri due sensori sono stati installati con giunti a T nei circuiti di pressione della camera del freno anteriore destra e della camera del freno anteriore sinistra. Dei cavi collegavano i sensori di pressione e l'ingresso analogico del DEWE-43A.

A causa delle condizioni di test, il test risulta essere di tipo statico. La pressione di gonfiaggio della pompa freno principale è di circa 10 bar.

Il freno viene spinto, attivando l'impianto frenante mentre la curva di pressione viene registrata. La curva viene quindi analizzata anche per stabilire se la pressione del freno superiore della camera del freno destro e sinistro è uguale e se la fasatura della camera del freno destro e sinistro è simultanea. Il software Dewesoft X DAQ in questo caso è stato utilizzato per registrare i valori e le curve di pressione.

Pressure sensor installed in the brake chamber with tee couplingFigura 5. Sensore di pressione installato nella camera del freno con raccordo a T.

Nel software sono stati aggiunti due canali statistici per calcolare il Valore Massimo di Pressione delle due camere freno. La camera del freno anteriore destro è risultata avere un valore di 4,38 bar mentre quella anteriore sinistra di 4,73 bar. Quindi abbiamo ingrandito la parte dove si rilevava l’aumento della pressione. Utilizzando i due cursori temporali siamo stati in grado di vedere ed analizzare la differenza di tempo (circa 55ms) tra la valvola principale della cavità superiore e quella della camera del freno in funzione.

La curva dei dati registrata ha aiutato il cliente a trovare la causa della deviazione in frenata - lo squilibrio di pressione del circuito dei freni.

Pressure sensor installed in the upper cavity main valve with tee couplingFigura 6. Sensore di pressione installato nella valvola principale della cavità superiore con raccordo a T.

Figura 7. La curva di pressione della valvola principale della cavità superiore e delle due camere del freno.

Conclusioni

Grazie a Dewesoft e al suo DEWE-43A, oggi il nostro cliente è riuscito ad acquisire importanti dati utili a risolvere il problema della deviazione in frenata.

Molto soddisfatto delle prestazioni dei Sistemi Dewesoft , per il futuro il cliente ha già deciso di implementare la strumentazione a sua disposizione aggiungendo il Modulo GPS ed i sensori di forza del pedale.