D@L cRIO : sistema datalogger imbarcabile a bordo veicoli ( con o senza controllo wireless a mezzo palmare )

Author(s):
S. Nosella - SOFTWARE ENGINEERING
O. Ogliari - SOFTWARE ENGINEERING

Industry:
Automotive, Transportation, Industrial Controls/ Devices/ Systems

Products:
CompactRIO

The Challenge:
In sintesi realizzare un sistema datalogger di ridottissimo ingombro, solido ed essenziale in grado di svolgere – in particolare a bordo di veicoli, tra i più disparati - acquisizioni di segnali/grandezze in modalità stand alone ma con la possibilità di remotizzarne le letture on line in modalità wireless. Le linee guida che abbiamo seguito per tale soluzione sono state : • spinta miniaturizzazione dei componenti atti a garantire la sopportabilità di condizioni operative estremamente difficili vedi urti, vibrazioni, temperature di esercizio ecc. determinate dalla tipologia di impiego previsto (per lo più le prove si svolgono all’aperto) • impiego di un acquisitore embedded stand alone su cui implementare la connettività wireless per visualizzazioni e comandi remotizzabili da dispositivi esterni ( vedi in particolare computer palmari ) • concezione modulare per assicurare espansioni e funzionalità future in termini di numero di canali/grandezze da acquisire • apertura ad interfacciamenti in modalità CANbus.

The Solution:
L’adozione del sistema CompactRIO di National Instruments e l’impiego di un dispositivo di rete di ns. ingegnerizzazione ha permesso di soddisfare pienamente i requisiti richiesti (vedi fig. 1) Il sistema CompactRIO di National Instruments è, come noto, un sistema integrato di ridottissime dimensioni, basato su un processore Real-Time e su moduli industriali di I/O componibili su un robusto backplane. L’impiego del backplane a 8 slot in genere permette di soddisfare la richiesta di molti segnali da condizionare/acquisire. Di seguito un esempio di configurazione media e la tipologia delle grandezze/segnali più frequenti oggetto di rilievo : 16 Temperature con sonde di temperatura T/C 8 Pressioni segnali 4-20 m A da trasmettitori passivi 2 RPM motori segnali impulsivi da Pick- up magnetici 8 Ingressi universali per segnali già condizionati 4-20 m A o 0-10 volt.

Le caratteristiche innovative
Una delle caratteristiche innovative dell’unità di datalogging D@L cRIO è la possibilità di essere interfacciato con un qualsiasi computer portatile o palmare (PDA) dotato di sistema operativo Microsoft (es.: PocketPC nel caso dei palmari) e di un dispositivo di rete wireless IEEE 802.11g compatibile:
il dispositivo è infatti dotato di una interfaccia di rete Ethernet 10/100 e di un Access Point Wireless a 54 Mbps. Poiché il sistema è “ermeticamente” chiuso, alloggiato cioè all’interno di un apposito case IP65 (vedi Nota), con il ns. intervento di ingegnerizzazione customizzata è stata assicurata la migliore accessibilità dall’esterno, agevolando – a mezzo passante RJ 45- l’eventuale commutazione del collegamento fisico diretto via Ethernet o via remotizzazione Wireless.

L’applicativo software
La semplice ed intuitiva interfaccia del software permette di accedere a tutte le funzioni dell’unità in modo flessibile e veloce, consentendo di configurarne i canali (menù di setup) stabilirne la cadenza di acquisizione, monitorarne in tempo reale i valori ed i loro andamenti (anche mediante grafici) , avviare o stoppare l’immagazzinamento dei dati.
Questi possono essere salvati su file e poi essere trasferiti dalla memoria del datalogger a quella del palmare per una loro successiva rielaborazione e/o archiviazione. Successivamente, volendo, si può procedere anche alla cancellazione di quelli non più necessari garantendo così lo spazio a nuovi file di prova.

Espandibilità connettiva a più unità D@L cRIO:
L’intero applicativo è concepito in modo da rendere il dispositivo palmare un vero e proprio terminale per il controllo remoto dell’unità di datalogging: l’operatore può connettersi a più unità D@L cRIO utilizzando il medesimo dispositivo palmare, indicando di volta in volta, l’indirizzo IP dell’unità desiderata.
Una volta configurata l’unità e avviata una registrazione, l’operatore può disconnettersi dal datalogger che continuerà a registrare i dati acquisiti in totale autonomia.
In qualsiasi momento è possibile riconnettersi per verificare il funzionamento dell’unità e monitorare il valore delle grandezze in acquisizione senza che questo alteri la registrazione in corso.

Nota
Per ovvi motivi, National Instruments non ha previsto un box in cui possa essere inserito un sistema CompactRIO. Da qui la necessità da parte di Software Engineering di realizzare un apposito e specifico case. (vedi FIG.2) In policarbonato, ventilato e di dimensioni molto compatte [mm 360 (w) x 150 (h) x 200 (d)] , esso integra ergonomicamente delle maniglie per un comodo trasporto ed è dotato di un coperchio trasparente per verificare eventualmente, in caso di bisogno, lo stato di funzionamento del controllore RT dal lampeggio/accensione dei suoi led. Sul frontale del case, trovano disposizione i connettori di ingresso sonde/segnali. Ad esempio: connettori Mini Omega per sonde T/C, connettori circolari differenziati multipolari per gli altri ingressi (segnali RPM, 4-20 m A, 0-10 V etc). In più, dal momento che le prove possono durare anche ore e che la sorgente di alimentazione sul mezzo è tipicamente 12 Vdc, in un secondo box sono presenti l’accumulatore 12 Vdc - 6.5Ah e il relativo carica batterie ingresso 230Vac per ogni evenienza di ricarica. Denominato box “batterie e carica batterie”, esso è realizzato con il medesimo case del box “D@L cRIO”.

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