Système d'acquisition de données embarqué haute vitesse pour tests ABS

Author(s):
Arum Kumar - Apna Technologies & Solutions

Industry:
Automotive

Products:

The Challenge:
Développer un système d'acquisition de données embarqué durci, adapté aux tests ABS (système de freinage antiblocage).

The Solution:
Acquérir des signaux provenant de plusieurs capteurs à une vitesse d'échantillonnage élevée et effectuer une acquisition, un traitement, un enregistrement, un tracé de tendances et une analyse des données en utilisant la plate-forme NI CompactRIO et le logiciel NI LabVIEW.

À cause des nouvelles réglementations gouvernementales, tous les véhicules circulant en Inde devraient être équipés d'un système ABS dans les prochaines années. Cela rend les tests ABS d'autant plus importants qu'ils doivent vérifier que la procédure de tests respecte bien les normes et est capable de répondre aux exigences des nouvelles réglementations. Le véhicule équipé d'un système ABS sera testé dans plusieurs conditions de charge et diverses pistes d'essais avec une surface de frottement et un freinage différents à des vitesses variées. Les signaux à acquérir pendant les tests incluent la pression, la vitesse, la charge, l'angle de braquage, le lacet et la température. Hormis les paramètres physiques mesurés, le système doit calculer la distance parcourue, la vitesse et la décélération de chaque roue et du véhicule en mesurant soit la distance soit la vitesse.

Pendant le test, il y a de fortes probabilités pour que le véhicule subisse une décélération importante et un changement rapide du mouvement de lacet. Cela nécessite que le système d'acquisition de données utilisé pour les tests ABS soit suffisamment durci pour soutenir un niveau de vibration et de choc élevé ; qu'il soit suffisamment compact pour être placé dans le véhicule ; qu'il soit capable d'offrir une connectivité simple et de disposer d'un mécanisme de verrouillage pour connecter les capteurs ; qu'il soit résistant à la poussière, à l'huile et à l'humidité ; et qu'il dispose pour les capteurs d'un système de conditionnement de signaux approprié et d'excitation des capteurs intégré.

Tests ABS

La fonctionnalité essentielle d'une unité ABS dans un système de freinage est d'empêcher le verrouillage des roues, donnant au conducteur un meilleur contrôle au moment de freiner. Lorsque le véhicule est stoppé à grande vitesse sur une route, les roues ont tendance à se bloquer à cause du transfert de la charge du véhicule (inertie du mouvement), ce qui provoque un dérapage et un mauvais freinage. L'unité ABS contrôle la pression distribuée à chacune des roues, et lorsqu'une ou plusieurs roues se bloquent, la presssion exercée sur la roue est répartie de façon équitable aux autres roues, évitant ainsi leur blocage, et par conséquent, un dérapage.

Un autre paramètre important est l'angle de conduite. La norme IS 11852 présente des règles strictes sur l'angle maximal de conduite pendant le freinage. Ce réglement garantit que même à des vitesses élevées, le véhicule ne va pas tanguer, mais qu'il va maintenir sa trajectoire jusqu'à ce qu'il s'immobilise.

Spécifications du système

Les spécifications du système incluent :

• un enregistrement rapide de la vitesse, de la charge, de la pression et de la température lors des tests sur le véhicule dans des conditions différentes de charge et de surrface de frottement
• la capacité à s'interfacer avec les capteurs et les transmetteurs offrant les 15 Vdc ou 5 Vdc d'excitation nécessaire aux capteurs
• une connectivité simplifiée aux capteurs via les connecteurs LEMO ou de type D.
• la capacité à être alimenté et à fonctionner avec une batterie de voiture de 12 Vdc
• la capacité à s'interfacer au capteur de vitesse Corrsys-Datron pour mesurer la vitesse du véhicule, son accélération, sa décélération et sa distance d'arrêt
• la capacité à mesurer la vitesse du véhicule depuis des capteurs de vitesse optiques sans contact ou sur une cinquième roue
• la capacité à mesurer la vitesse du véhicule depuis un système GPS
• la capacité à mesurer la vitesse du véhicule en tant que fonction d'une fréquence analogique
• la capacité à calculer la distance d'arrêt, la décélération, et la décélération moyenne, à partir du signal de vitesse de la roue
• des voies configurables pour l'étalonnage et pour dériver les pseudo voies supplémentaires depuis un matériel existant et des pseudo voies
• un affichage configurable dans le logiciel pour visualiser les paramètres en cours d'acquisition pouvant être enregistrés et chargés au moment voulu
• des options de configuration conviviales comme le "glisser-déposer"
• la capacité de voir les résultats des tests et un résumé des tests dans des unités définies par l'utilisateur susceptibles d'être modifiées à n'importe quel moment
• la capacité à avoir un tracé de tendances X-Y en ligne pour n'importe quel paramètre sur l'un des deux axes
• la configuration de tests pour configurer la vitesse d'enregistrement des données, le temps de pré et de post-enregistrement, les fonctions de pre-trigger, star-trigger et stop-trigger ; et le choix des voies à enregistrer
• la capacité à lancer plus d'un test à la fois, de manière indépendante
• des options matérielles modulaires adaptables à différentes méthodes de test et un accroissement possible des voies ou l'ajout des options vibration et son
• un module d'analyse haut de gamme intégré au logiciel pour effectuer une recherche étendue sur les données de test relevées pendant les essais
• des fonctionnalités pour exporter et analyser les données de test vers les formats NI DIAdem et Microsoft Excel, et générer des rapports de tests personnalisés

Description apnaVDAS

La plate-forme NI CompactRIO, le logiciel NI LabVIEW et les Modules NI LabVIEW Real-Time et FPGA ont été utilisés pour créer l'apnaVDAS, système d'acquisition de données embarqué capable de répondre aux exigences de l'application d'enregistrement de données ABS. Le contrôleur CompactRIO cRIO-9004 a été utilisé avec le châssis cRIO-9104 à 8 emplacements. Le module d'entrée analogique cRIO-9201, le module d'entrée numérique cRIO-9411, le module d'entrée thermocouple cRIO-9211 et le module d'entrée jauge de contrainte cRIO-9237 ont été utilisés pour l'acquisition de données. Les données sont transférées vers un ordinateur portable ou un dispositif d'affichage portable via une communication TCP/IP.

 Logiciel apnaVDAS :

Le logiciel apnaVDAS est un logiciel d'acquisition de données polyvalent qui s'adresse aux applications de tests embarqués et aux conditions d'utilisation strictes des systèmes ABS. Le logiciel apnaVDAS se compose de trois parties :

le logiciel FPGA qui fonctionne sur le châssis utilisé pour l'acquisition de données, l'analyse élémentaire et le filtrage

le logiciel temps réel utilisé pour l'enregistrement de données, le calcul, des constantes d'étalonnage, la configuration et pour diverses analyses de données, le streaming de données vers un ordinateur portable ou un dispositif d'affichage portable

le logiciel d'application qui constitue l'interface utilisateur sur l'ordinateur portable

Tous les modules de configuration présents dans l'apnaVDAS sont accessibles depuis un écran commun appelé la palette de commandes. L'utilisateur peut activer autant de tests que nécessaires, les tests étant indépendant les uns des autres. Ainsi, un utilisateur peut configurer un test pour contrôler en continu la température à une faible vitesse d'enregistrement et avoir un autre test pour enregistrer les valeurs de pression et de vitesse à une vitesse d'enregistrement plus élevée uniquement lorsque les freins sont sollicités.

Tests ABS :

Le logiciel apnaVDAS a été configuré pour acquérir, à une vitesse d'acquisition de 1 Kéch./s, les vitesses des quatre roues, les vitesses du véhicule, les pressions dans la conduite de frein, les températures de la chambre de frein, les efforts des pédales, les angles de braquage, ainsi que les entrées de la commande de frein afin d'évaluer les performances dynamiques du véhicule dans des conditions de freinage différentes. Les données sont acquises en continu sur toutes les voies que l'utilisateur peut visualiser même lorsqu'un test n'est pas lancé. Au fur et à mesure qu'apnaVDAS affiche les données, la configuration est dynamique et flexible, l'utilisateur peut ouvrir et fermer autant d'indicateurs que nécessaires et peut utiliser la fonctionnalité du "glisser-déposer" dans la configuration d'affichage afin de visualiser le paramètre qu'il ou qu'elle souhaite en le déposant sur l'indicateur sélectionné. Les paramètres d'affichage configurés sont enregistrés et chargés le moment voulu.

Avec l'aide de la plate-forme NI CompactRIO et LabVIEW 8.0, l'enregistreur de données ABS apnaVDAS a été construit, en répondant à toutes les exigences de l'ingénieur de test embarqué. La robustesse du CompactRIO combinée à l'enceinte durcie construite par ATS, qui offre une connectivité simplifiée, font de l'enregistreur une solution idéale pour toutes les applications embarquées. Le logiciel apnaVDAS développé en LabVIEW 8.0 offre toutes les fonctionnalités nécessaires aux essais sur véhicule dans un flux simplifié, ce qui permet des configurations à affichage dynamique et la gestion de plusieurs tests, rapprochant le monde de la mesure et une interface utilisateur souple et simple d'emploi.

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