Aplicaciones para la Adquisición de Datos en Motores Alternativos de Combustión Interna

Author(s):
Jorge Arroyo Villanueva - Universidad de Zaragoza
Francisco Moreno Gómez - Universidad de Zaragoza

Industry:
Automotive, University/Education

Products:
LabVIEW, DAQPad-6070E for IEEE 1394 w/BNC Term

The Challenge:
Realizar la adquisición y almacenamiento de señales provenientes de sensores colocados en MACI. La adquisición deberá estar controlada por un encoder de posición que proporcionará una serie de pulsos TTL por revolución del motor.

The Solution:
Se han diseñado dos aplicaciones en LabVIEW para el control del DAQPad 6070-E. En la primera de ellas, el encoder es adquirido como señal analógica y únicamente se utiliza un buffer. La segunda aplicación, para sensores de alta frecuencia, utiliza la técnica del doble buffer y almacenamiento en binario, con el encoder como señal digital.

En primer lugar, se ha desarrollado una aplicación multifuncional, que permita diferentes tipos de adquisición de señales, dependiendo del tipo de encoder que referencia las señales adquiridas con el giro del cigüeñal.  En esta aplicación se accede un “Menú Principal”, desde el que se permite el acceso a los diferentes submenús de configuración del programa.  En el “Menú de Configuración de la Tarjeta” se configuran las diferentes entradas analógicas del DAQPad 6070-E y sus rangos, modos de entrada de señales…  En el “Menú de Configuración del Ensayo”, se introducirán las variables del motor, condiciones ambientales, ganancias de los amplificadores, etc… que se guardarán posteriormente en el cabecero del fichero de señales adquiridas.  De esta forma, cada adquisición de datos lleva adjunto su cabecero para facilitar el postratamiento de las señales obtenidas.  En un tercer menú de configuración, el “Menú de Configuración del Disparo”, se configurarán todos los parámetros de control de la tarjeta de adquisición, dependiendo del tipo de encoder.  Según el tipo de encoder con el que se vaya adquirir, el DAQPad 6070-E funcionará de diferente manera:

• Adquisición Directa: En este tipo de adquisición, no hace falta la utilización de encoder, ya que la tarjeta adquiere un tiempo determinado a una frecuencia de muestreo específica.
• Adquisición con encoder de 1 pulso por revolución: En este tipo de adquisición, con el encoder conectado a una entrada analógica, se deben especificar el número de muestras por revolución del motor que se desean adquirir.  Posteriormente se debe realizar una medición de velocidad del motor (mediante una adquisición y tratamiento de la señal del encoder) y, dependiendo, de dicha velocidad, el programa calcula una frecuencia específica para adquirir las muestras por revolución deseadas.  En el caso de que la frecuencia de muestreo supere la máxima de la tarjeta, el programa lanzará un mensaje de aviso y recomendaciones, e impedirá la adquisición de datos hasta que se corrija este error. Cuando se vaya a realizar la adquisición, el encoder funcionará como trigger que dé comienzo a la adquisición.
• Adquisición con encoder de N (60, 90, 180, 360, 3600…) pulsos por revolución: Cuando se dispone de un encoder de más de un pulso por vuelta, este encoder funcionará como reloj externo de la tarjeta, permitiendo adquirir tantas muestras por revolución del motor como pulsos nos proporcione el encoder.

En cualquiera de estos tres casos, se hace muy recomendable, casi necesaria, la conexión del encoder de un pulso por vuelta a un canal analógico para poder separar las señales en ciclos del motor.

Una vez configurados todos los parámetros de la adquisición, estos pueden ser almacenados en un fichero de tipo “Excel”, permitiendo el programa, a su vez, la carga de dicho fichero que dejará configurada completamente la adquisición.

Desde el “Menú de Adquisición” se podrá realizar de nuevo una medición de la velocidad si se desea y se podrán previsualizar las señales que se van a adquirir.  Desde este menú también se podrá activar la opción del “Dither”, proceder al calibrado del DAQPad 6070-E y proceder a la adquisición.

                Una vez realizada la adquisición, el programa permite el guardado de las señales en un fichero de texto con un encabezado de tres filas, que contiene las variables de la adquisición necesarias para el tratamiento posterior de las señales.  Desde el “Menú de Señales” se pueden visualizar simultáneamente o individualmente todas las señales adquiridas, utilizando las herramientas de manipulación de gráficas que nos proporciona LabVIEW.

 

                La segunda aplicación diseñada, responde a la necesidad de adquisición de señales a muy alta velocidad, de tal forma que la señal del encoder  no ocupe una entrada analógica que disminuya la frecuencia de muestreo de la adquisición.  Con este programa, se aprovechan la multitud de opciones de la tarjeta en cuanto a contadores y entradas/salidas digitales.  El programa consta de una interfaz mediante tres pestañas.  En la primera de ellas se configurará la tarjeta, en la segunda los parámetros del ensayo que se guardaran en el fichero de la señal y en la tercera pantalla se permite una vista previa de las señales.  El sistema de adquisición funciona de la siguiente manera: El encoder de un pulso por revolución es conectado a la entrada digital de trigger de la tarjeta.  Cuando la tarjeta detecta un pulso de encoder comienza la adquisición.  Paralelamente a la adquisición de datos, se ha configurado un contador de la tarjeta para detección de pulsos, de tal forma que la fuente del contador es el pulso que la tarjeta nos proporciona cada “scan” de las entradas analógicas y el “gate” es el pulso del encoder.  De esta forma, para cada pulso del encoder, obtenemos el número de “scan” en el que se encuentra la adquisición.  La adquisición de datos se realiza por el método del doble buffer,  almacenándose las señales en un archivo binario.  Una vez finalizada la adquisición, el programa guardará en el fichero un vector que contendrá los valores almacenados por el contador.  Con esta aplicación, pues, se permite la adquisición de una señal analógica a los 1.25 MHz que proporciona el DAQPad 6070-E, pudiendo referenciar el paso del cigüeñal por PMS, con el punto en el que se encuentra la adquisición

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Jorge Arroyo Villanueva
Universidad de Zaragoza

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