Testes de Desempenho e Eficiência de Atuadores

Fundada em 1994, a LOGICDATA está sediada na pequena cidade de Deutschlandsberg, no sul da Áustria. Com escritórios na Áustria e nos EUA, bem como locais de produção na República Checa e na Hungria, a equipe LOGICDATA é composta por mais de 300 profissionais líderes do setor. Em 2021 a empresa fundiu-se com o fabricante chinês JIECANG para unir forças e potenciar o crescimento mútuo.

Tendo ganhado vários prêmios, a empresa utiliza uma gama de soluções inteligentes de eletrônica, mecatrônica e software embarcado para produzir móveis ajustáveis ​​para residências e escritórios. 

Teste de atuador

​​eletricamente. O mecanismo de altura ajustável, o sistema de transmissão das pernas telescópicas, consiste basicamente em um motor DC sem escovas, uma caixa de engrenagens e um sistema de fuso com freio integrado operando em velocidades de até 80 mm/s.

Com a crescente demanda por adaptações customizadas, a estratégia da empresa “One Vision. One Provider” leva a mais modularidade (“Soluções Modulares Premium”) e a um portfólio crescente de produtos. Para garantir uma operação estável durante a vida útil do produto, novos projetos de protótipos devem ser analisados ​​e verificados em um curto espaço de tempo. A LOGIGDATA realiza mais de 200 testes para que um projeto de atuador seja aprovado.

A empresa deve garantir que os componentes envolvidos se movam de maneira suave e silenciosa sob diversas combinações de carga e velocidade. Um modelo distribuído com sensores de extensômetro integrados ao atuador em cada perna da mesa, em vez de um único sensor central, garante maior sensibilidade durante o movimento vertical. Esta Proteção Inteligente do Sistema (ISP) minimiza os danos ao sistema e reconhece colisões de forma eficaz.

A solução de teste

O Sr. Andreas Pichler, um especialista em mecânica, nos mostrou seu laboratório com muitas configurações de teste compostas por profissionais. “É imperativo analisar a eficiência de cada componente de toda a cadeia de energia”, diz ele, “para conhecermos todas as perdas de energia e, assim, identificar potenciais de otimização”. Para isso, a LOGICDATA construiu uma bancada de testes de eficiência de atuadores específica.

Os engenheiros fixam o dispositivo em teste (DUT) em um suporte de bancada de teste amarelo e o conectam eletricamente. O DEWE-43 dentro do gabinete mede as tensões e correntes do motor trifásico, a distância, a força (torque) e a velocidade, por exemplo, 38 mm/s para aplicações de alta velocidade de até 80 mm/s. O software DewesoftX permite então o cálculo da eficiência em tempo real, comparando a saída de energia mecânica com a entrada elétrica.

A contra-força é ajustada em um painel de controle pneumático para simular diferentes cargas. Além disso, os engenheiros comparam o torque de suporte resultante com a força aplicada, o que também fornece conhecimento sobre a eficiência do sistema de fuso integrado. Desta forma, avaliam o comportamento crucial de autotravamento do atuador, por exemplo, no caso de alguém estar sentado na mesa, ele não deve se mover para baixo. A configuração também permite adaptações para testar diferentes requisitos do cliente.

Sistema de aquisição de dados DEWE-43A

DEWE-43A pesa menos de um quilograma e é pequeno o suficiente para caber na mão. O instrumento DAQ é leve para ser portátil, mas também robusto e capaz. Cada unidade é usinada em CNC a partir de um bloco sólido de alumínio e oferece oito entradas analógicas de alta velocidade e oito entradas de supercontador. O instrumento também oferece uma relação preço/desempenho incomparável.

DEWE-43A é adequado para uma ampla gama de aplicações de aquisição dinâmica de dados. O instrumento inclui software avançado de aquisição, gravação e análise de dados DewesoftX. A Dewesoft desenvolveu este software DAQ em torno de uma filosofia central - um software para todas as aplicações de teste. Esta combinação torna o DEWE-43A o canivete suíço para testes e medições.

Os contadores padrão disponíveis na maioria dos sistemas DAQ hoje fornecem apenas saídas de resolução inteira, por exemplo, 1, 1 ou 2, 2. Como resultado, suas saídas são sempre uma amostra atrás dos dados do sensor analógico, um problema real em aplicações como vibração rotacional ou torcional. quando uma mudança de fase de apenas uma peça pode alterar os resultados.

SuperCounters resolve esse problema extraindo valores de ponto flutuante como 1,37, 1,87 e 2,37 e alinhando-os precisamente no tempo com o restante dos seus dados. Um SuperCounter são dois contadores em um. A entrada é alimentada em paralelo a ambos os contadores, e o subcontador mede o tempo exato da borda ascendente do sinal, calculando e alinhando perfeitamente o valor real do contador com os valores analógicos.

A tecnologia Dewesoft SuperCounter® é compatível com vários codificadores, sensores de dentes de engrenagem, sensores de proximidade, etc. DEWE-43A e outros sistemas Dewesoft como SIRIUS, MINITAURs e KRYPTON são configuráveis ​​com uma ou mais entradas SuperCounter. 

O sistema de aquisição de dados DEWE-43A também suporta o padrão de sensor, TEDS (Transducer Electronic Data Sheet). A tecnologia permite que os engenheiros construam rapidamente a configuração de teste no local e realizem diferentes tipos de testes, como:

• testes de desempenho motor, 

• testes de desempenho vitalícios e

• teste de perfil de aceleração/desaceleração.

Visualização e Relatórios

O software DewesoftX personalizado divide a tela de medição em duas metades. No lado esquerdo está um esquema de todo o atuador, com motor e caixa de engrenagens na parte superior e sistema de fuso com mecanismo telescópico na parte inferior. Diferentes cores visualizam os valores medidos: potência elétrica e mecânica, força, torque, eficiência, distância e velocidade de condução. A unidade, por exemplo, mm/s, torna dispensável uma descrição de canal adicional, o que resulta em uma configuração simplificada e limpa.

O lado direito da tela mostra as informações do cabeçalho, por exemplo, o teste realizado, em qual revisão de projeto, com quais critérios de teste e quem foi o responsável pelo teste. Os parâmetros de teste podem ser modificados pelos canais de controle e mostrados em um pequeno esboço. O software salva os dados no arquivo de dados para posterior reprodutibilidade.

A configuração do Dewesoft já mostra os resultados em tempo real durante os testes, exibidos em uma tabela para avaliação imediata. O software atualiza o relatório continuamente. Ele estará pronto quando os engenheiros concluírem o teste – um recurso que economiza muito tempo.

Simulação de vida útil do atuador

Antes do lançamento de qualquer produto, a LOGICDATA também precisa saber como o desempenho do atuador pode mudar ao longo de sua vida útil. Portanto, a empresa inclui diversas medições de desempenho diferentes em um teste de vida útil do atuador.

Equipamento usado:

• DEWE-43A: Sistema de aquisição de dados

• DewesoftX: software de aquisição de dados

• DSI-V-200: Adaptador DSI para entrada analógica de ±200 V

• Sensor de corrente LEM LTSR 15-NP

• Sensor de força de torção de anel KR110a 2000 N

• Sensor de torque ME TD110a 20 Nm

• Célula de carga push-pull KM26z 500 N

• Sensor de distância linear M5 com escala de vidro de precisão K+C (2x)

• Codificador angular SICK-DBS60E

Enquanto o atuador é carregado com uma carga definida ao longo da vida útil, o equipamento é conectado e a corrente de tensão CC que entra no atuador é medida. Os engenheiros aproveitam a comunicação entre a caixa de controle e o atuador e contraem um pico de tensão toda vez que o motor gira.

O contador configurado no software de aquisição de dados DewesoftX garante um cálculo rápido da velocidade do motor.

Os engenheiros de teste conhecem a carga que o atuador precisa para se mover e montam um sensor de força embaixo dele. Eles podem então calcular a energia mecânica de saída do atuador. Esta informação permite o cálculo da eficiência do atuador. No final do teste de vida útil, os engenheiros comparam os resultados do mesmo atuador ao longo de sua vida útil e observam quaisquer alterações.

Conclusão

A bancada de testes de eficiência é apenas uma das múltiplas bancadas de testes operadas pela LOGICDATA. Outros testes abrangem testes de fuso, testes de resistência para o lançamento do produto e testes em câmara acústica. Além disso, em bancos de teste de fim de linha separados, cada atuador recebe instantaneamente uma verificação final após a produção.

A portabilidade e flexibilidade do sistema DEWE-43 são características essenciais para as medições LOGICDATA. A integração perfeita de hardware e software de aquisição de dados proporciona uma facilidade de uso incomparável.

O software DewesoftX DAQ calcula suas fórmulas matemáticas avançadas em tempo real. Um recurso que oferece aos engenheiros uma visualização ao vivo dos resultados e permite ajustar os parâmetros medidos durante o teste.

“Nosso desenvolvimento do novo e mecanicamente mais complexo sistema de fuso teria sido impossível sem a bancada de testes”, diz o Sr. Andreas Pichler. “Criamos a próxima geração de atuadores de acionamento em linha, que permitem alta flexibilidade de combinações de velocidade e carga. Nossos drives DMDinline e DCDinline atenderão a diversas expectativas dos clientes e estabelecerão um novo padrão na indústria. Otimizamos continuamente a configuração do Dewesoft para avaliação rápida neste extenso desenvolvimento de produto. Com um progresso mais rápido, também é mais divertido trabalhar!”

No momento, a LOGICDATA está trabalhando com a opção C++ Script dentro do Dewesoft Mathmodule para simplificar ainda mais a configuração dos testes e trazer mais funcionalidades. A simplificação aumenta a eficiência dos testes e fornece os resultados desejados já na primeira medição, economizando muito tempo e dinheiro no final do dia.

Minha conclusão para a Dewesoft é: você pode obter dados de medição rapidamente, mas quando uma análise mais detalhada é necessária, faz sentido aprofundar-se nela.