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Aquisição de Dados de Carga Rodoviária e Testes de Durabilidade de Veículos em Ambiente Extremo
Um grande fabricante do setor automotivo procurou um novo sistema para adquirir dados de carga rodoviária e testar a durabilidade dos veículos em ambientes extremos. Um sistema simples, robusto e à prova de poeira com CAN FD nativo e suporte ao KiRoad da Kistler — isso é a Dewesoft.
Quando é necessário testar a durabilidade e segurança de um veículo completo, a aquisição de dados de carga em estrada é essencial. Este processo fornece dados sobre a resposta do veículo à estrada e às cargas que enfrentará ao longo da sua vida útil, incluindo características da estrada e diversos parâmetros de condução e do veículo. Normalmente, requer um elevado número de canais de entrada.
Neste caso, o cliente é um grande fabricante automóvel com quase um século de presença na indústria. Conhecido pelos seus designs icónicos, tecnologia avançada e produção eficiente, valoriza fortemente a otimização dos equipamentos para acelerar o desenvolvimento e a produção.
As medições de durabilidade são realizadas durante testes em estrada ou em bancos de ensaio, podendo abranger o veículo completo, subsistemas ou componentes específicos. Estes testes recolhem dados como velocidade do veículo, resistência do ar e ao rolamento, cargas do motor, inércia, massa e muitos outros parâmetros.
Desafios existentes
Os engenheiros utilizavam um sistema antigo de aquisição de dados para testar veículos em diferentes ambientes. Procuravam substituí-lo por uma solução única, robusta, resistente ao pó e compatível com padrões modernos como CAN FD e rodas KiRoad da Kistler. Também necessitavam de configuração automatizada baseada em bases de dados existentes e compatibilidade com bancos de ensaio via EtherCAT.
Um único sistema DAQ para todos os canais
A principal exigência era um único sistema capaz de lidar com múltiplas entradas analógicas e digitais. A compactação e facilidade de cablagem são fundamentais para instalação e mobilidade.
Além disso, o sistema deve funcionar com a alimentação da bateria do veículo, exigindo baixo consumo energético. A redundância de alimentação, com baterias internas no sistema DAQ, é igualmente essencial para garantir segurança e continuidade das medições.
Robusto, resistente ao pó e flexível
Outro grande desafio para o cliente eram os seus sistemas não protegidos contra poeira e os respetivos conectores. Os testes são realizados em todo o mundo, sendo o ambiente desértico de Nevada, nos EUA, uma das maiores preocupações. A areia pode danificar os amplificadores, e as altas temperaturas representam um problema adicional quando o sistema de arrefecimento não é adequado.
Suporte para aquisição CAN FD
Muitos sistemas mais antigos não suportam CAN FD, que se tornou um padrão em veículos modernos de alto desempenho. Para obter todos os dados relevantes, é essencial que o protocolo CAN FD esteja integrado no sistema DAQ e no software utilizado.
A Dewesoft oferece aquisição síncrona de CAN bus e CAN FD nos seus sistemas, com suporte completo no software para visualização e análise dos dados.
Suporte para Kistler KiRoad
O grupo Kistler é líder de mercado em tecnologia de medição dinâmica de pressão, força, binário e aceleração, sendo também um dos principais fabricantes de sensores de roda utilizados especificamente em medições de carga em estrada.
Para adquirir dados destes sensores de forma eficiente, mantendo a sincronização, o suporte aos seus sistemas é indispensável. A ausência de suporte KiRoad foi um fator decisivo para que o cliente substituísse o sistema DAQ antigo por um novo.
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Suporte para base de dados específica do cliente
O cliente armazena as configurações de canais e medições numa base de dados própria. O sistema antigo permitia a criação automática da base de dados de sensores e das configurações. Esta funcionalidade deveria ser mantida, o que significa que o novo software de aquisição de dados precisava de suportar o formato de importação dessa base de dados externa. A simplificação e automatização deste processo trazem grandes vantagens, permitindo poupar tempo e evitar erros de configuração manual.
Sistema Dewesoft de aquisição de dados em estrada
No final de 2020, a Dewesoft substituiu o sistema existente do cliente por uma nova solução otimizada, totalmente sincronizada e compatível com veículos que utilizam CAN FD e sensores Kistler KiRoad.
O sistema de aquisição de dados de carga em estrada (RLDA) fornecido foi concebido para testes de durabilidade e análise de carga em três veículos. O sistema inclui cerca de 200 canais por veículo e foi projetado para fácil instalação, ligação e operação em ambientes extremos. Por isso, foi otimizado em termos de dimensão e arrefecimento.
O novo sistema inclui 8 unidades R4rt e 3 unidades R2rt. Com esta configuração, o cliente pode medir os seguintes parâmetros em três veículos:
extensometria
sensores de força nas rodas (WFT)
RTD
termopares
As unidades R4rt são sistemas compactos e de alta qualidade que suportam até:
64 entradas analógicas
32 entradas de contador
96 canais digitais
32 saídas analógicas
Os sistemas incluem ainda um computador integrado de alto desempenho e elevada fiabilidade, bem como um registador de dados SSD.
Esta flexibilidade do sistema permite ligar múltiplos canais a uma única unidade. Todos os dispositivos R4 e R2 são totalmente à prova de poeira e possuem arrefecimento otimizado, permitindo a sua utilização em condições extremas. Os sensores ligados às unidades SIRIUS R(x) utilizam conectores LEMO também à prova de poeira.
Para suportar medições CAN FD, a Dewesoft forneceu ao cliente 4 unidades adicionais KRYPTONi-1xCAN-FD.
Os dispositivos KRYPTON são sistemas de aquisição de dados distribuídos via EtherCAT, robustos e concebidos para medições em campo em ambientes exigentes. Oferecem proteção IP67, elevada resistência a choques e funcionamento em temperaturas entre -40 e +85 °C.
O KRYPTONi-1xCAN-FD dispõe de uma única porta CAN FD e, através da interface EtherCAT, permite ligar vários dispositivos em cadeia com um único cabo para alimentação, dados e sincronização. Isto possibilita posicionar a ligação CAN FD diretamente no veículo, próximo do barramento, reduzindo o comprimento dos cabos.
O suporte completo de hardware e software para o sistema Kistler KiRoad Performance, fornecido pela Dewesoft, respondeu às necessidades do cliente. Todos os canais adquiridos podem ser organizados de forma estruturada, e as informações dos canais de entrada e amplificadores podem ser importadas para o software DewesoftX a partir da base de dados do cliente, automatizando totalmente a configuração das medições.
Para preparar o sistema para futuras integrações com bancos de ensaio, a Dewesoft adicionou um canal digital EtherCAT em tempo real. Este permite enviar dados em tempo real para sistemas de controlo de terceiros, como o MTS FlexTest, enquanto os dados completos são registados simultaneamente no DewesoftX.
Saiba mais:
Esta abordagem permite reduzir significativamente os custos de instalação, uma vez que a solução necessita apenas de um único cabo entre o sistema DAQ da Dewesoft e o controlador do banco de ensaio. Elimina também a necessidade de um estágio analógico no controlador e reduz drasticamente a cablagem.
Configuração do sistema
Durante os testes em estrada, todo o hardware DAQ é instalado nos bancos traseiros do veículo. Para cada veículo, o sistema R4rt funciona como unidade base, ligado a um monitor e teclado para o condutor de testes.
O R4 é um sistema compacto baseado na tecnologia SIRIUS, com entradas DualCoreADC® que oferecem 160 dB de gama dinâmica e taxas de amostragem até 200 kHz por canal, ou até 1 MHz com amplificadores de alta velocidade.
O chassis SIRIUS R4 pode alojar até 4 módulos, suportando até 64 entradas analógicas, 32 entradas de contador e 32 saídas analógicas, além de incluir um computador de processamento e armazenamento SSD integrados.
Outros dispositivos como R4rt-HUB, R2rt-HUB, KRYPTONi-8xTH, KRYPTONi-8xRTD e KRYPTONi-1xCAN-FD são adicionados e ligados ao sistema base conforme necessário.
Every single device was properly synced with the whole system, in which the Kistler KiRoad DAQ unit was used as a master clock for the Dewesoft DAQ system.
DewesoftX software is used to acquire the data from all of Dewesoft’s data acquisition units and Dewesoft’s KiRoad plugin is added to DewesoftX to collect the information from the Kistler sensors and units.
The KiRoad plugin is integrated directly into the DewesoftX and synchronizes all available data from the wheel force transducer system to the Dewesoft analog and GPS data acquisition devices. Channels from these devices will be available in the software as any other channel and can be stored or used directly for further analysis.
Hardware used for a single vehicle
1x SIRIUS R4rt base system
2x R4rt-HUB
1x R2rt-HUB
1x KRYPTONi-8xTH
1x KRYPTONi-8xRTD
4x KRYPTON-1xCAN-FD
4x DSI-CHG-DC
1x DS-DISPLAY 12’ and a Keyboard
Kistler KiRoad and wheel force transducers (WFT) - used as a master clock for Dewesoft DAQ
Software
DewesoftX software
KiRoad plugin
CAN
CAN FD
XCP / CCP
Third-party and related parts
Strain gage sensors
Resistance temperature detectors (RTDs)
Thermocouples (THs)
Kistler KiRoad Performance torque wheels
Cada dispositivo foi devidamente sincronizado em todo o sistema, sendo a unidade DAQ Kistler KiRoad utilizada como relógio mestre do sistema Dewesoft.
O software DewesoftX é utilizado para adquirir dados de todas as unidades DAQ da Dewesoft, com o plugin KiRoad integrado para recolher dados dos sensores e sistemas Kistler.
O plugin KiRoad está diretamente integrado no DewesoftX e sincroniza todos os dados do sistema de sensores de força nas rodas com os dados analógicos e de GPS. Estes canais ficam disponíveis como qualquer outro canal no software, podendo ser armazenados ou utilizados diretamente para análise.
Hardware utilizado para um único veículo
1x sistema base SIRIUS R4rt
2x R4rt-HUB
1x R2rt-HUB
1x KRYPTONi-8xTH
1x KRYPTONi-8xRTD
4x KRYPTON-1xCAN-FD
4x DSI-CHG-DC
1x DS-DISPLAY 12” e teclado
Kistler KiRoad e sensores de força nas rodas (WFT), utilizados como relógio mestre
Software
DewesoftX
Plugin KiRoad
CAN
CAN FD
XCP / CCP
Componentes adicionais
sensores de extensometria
RTD
termopares
rodas de medição Kistler KiRoad Performance
Conclusão
Com o novo sistema DAQ da Dewesoft, o cliente passou a dispor de aquisição CAN FD e suporte nativo para as rodas de medição KiRoad Performance. Agora é possível realizar medições e análise de dados no mesmo sistema.
Estes sistemas podem ser expandidos para milhares de canais de entrada e permitem registar dados analógicos, digitais, de contadores, vídeo, GPS e outras fontes, tudo sincronizado numa única plataforma.
Os sistemas fornecidos são robustos, resistentes ao pó e com arrefecimento otimizado, permitindo operação em qualquer ambiente. Ao mesmo tempo, são fáceis de instalar e configurar, estando prontos a funcionar assim que os sensores são ligados. As configurações de canais podem ser importadas diretamente da base de dados do cliente para o DewesoftX, evitando ajustes manuais.
O hardware está também preparado para integração com bancos de ensaio e controlo em tempo real através de um canal EtherCAT.
A solução não se limita à indústria automóvel, podendo também ser aplicada nos setores aeroespacial e marítimo para análise de cargas em operação.
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