Les exigences vis-à-vis des bancs d'essai modernes de l'industrie automobile sont constamment croissantes, notamment, quand elles concernent par exemple des simulations réalistes et leurs effets sur les boîtes de vitesse. De nombreuses autres exemples typiques de simulation réaliste se rapportent aux vibrations de la boîte de vitesse, à l'accouplement et au processus de commutation. Cela est aussi valable pour les simulations dans le cadre de l'utilisation de systèmes modernes d'aide à la conduite comme les ABS et ESP, touchant les processus dynamiques résultant du freinage ou de l'accélération sur différents revêtement de la chaussée.

Tous ces évènements affectent la boîte de vitesse d'un véhicule. L’étude de ces influences et effets, nécessitent des bancs d'essai adaptés pour ainsi simuler et mesurer de tels processus dynamiques. Ceci demande aussi de très grandes exigences à la fois sur les caractéristiques dynamiques des éléments constituants le banc d'essai et inévitablement l'exécution de l'essai au travers des matériels et capteurs utilisés pour mesurer le couple et la vitesse de rotation.

Module interface couple TIM-EC

Intégration du couple et vitesse de rotation

En plus des signaux de sortie classiques : fréquence et tension, HBM propose l’interface numérique TMC (Torque Measurement Communication) sur la partie stator. Les capteurs de couple sont ainsi utiliser avec une extrême souplesse. Ils peuvent être facilement intégrés dans les environnements d’automation et systèmes de contrôle en utilisant ces deux signaux classique (fréquence et tension) ou la technologie plus moderne EtherCAT que propose le bus de terrain Ethernet. Avec un concept modulaire, l’interface TIM-EC est extrêmement flexible.

TIM-EC est un module interface deux voies EtherCAT. Les signaux de vitesse de rotation de type RS-422 des capteurs de couple T40 peuvent être reliés en plus au signal numérique de couple TMC. Le bus EtherCAT permet de traiter les informations suivantes :

  • Couple
  • Vitesse de rotation
  • Angle de rotation
  • Puissance

Ces données spécifiques sont transmises en mode cyclique. Deux filtres passe-bas respectivement (TP1, TP2) sont disponibles pour le couple et la vitesse de rotation ; ils peuvent être réglés indépendamment l’un de l’autre.

Fonction coupleur

Le module interface TIM-EC propose également la fonction coupleur. Le flux des données  de mesure des capteurs de couple T40 est disponible sur le bus de la carte mère du module d'interface (interface 10+2). Ce module assure la fonction de coupleur et rend disponible le flux des données du capteur de couple pour d'autres modules reliés.

Fig. 1: Technologie de mesure de couple en liaison sur différents réseaux

Les valeurs de couple et de vitesse de rotation peuvent être mesurées, filtrées, configurées et paramétrées par les modules d'interface, de manière individuelle et sans aucune inter- réaction. Cette configuration est utile, par exemple, lorsque les valeurs de mesure d'un capteur de couple doivent être disponibles sur différents réseaux, entièrement indépendant au niveau contrôle et d’automatisation.

Cela permet d’adapter les valeurs de mesure de façon optimale et indépendamment à la  tâche de mesure respective : contrôle ou automation par exemple. Cela est un prélude au futur fonctionnement combiné de différents réseaux Ethernet industriel puissants avec un capteur de couple. À l'avenir, cette configuration permet le fonctionnement simultané d'un capteur de couple dans un réseau EtherCAT et PROFINET, en assurant la communication temps réel entre les deux réseaux. La fonction Intercommunication, nouvellement intégrée et également appelée TIM to TIM communication fixe les nouvelles normes de flexibilité.

En fonction du temps, un web server intégré est utilisé pour paramétrer les modules interface EtherCAT éliminant ainsi la nécessité d’avoir un logiciel supplémentaire. Par conséquent, le TIM-EC peut être connecté, paramétré, testé et analysé en utilisant un PC standard avec une liaison Ethernet. Chaque module est configuré indépendamment avec  l'interface Ethernet intégrée. En usine tous les modules sont paramétrés en tant que « Maître » ou quand ils fonctionnent comme appareil seul. Les modules interface exigent une configuration par l'intermédiaire du web server intégré pour utiliser le mode intercommunication et la fonction correspondante à assigner. 

 

 

Fig. 2: Paramétrage dans le serveur web

Vue des modes de configuration

Mode Master  >>>>>> Défaut

  1. Mode Super-Master >>>>>>> Intercommunication
  2. Mode Slave >>>>>>>> Intercommunication

Le module interface raccordé au capteur de couple doit être configuré comme « Super-Master » (coupleur) et le module sans capteur de couple en tant que « Slave ».

Le Super-Master (coupleur) traite les données de réglage et met à disposition le flux des données sur le bus de la carte mère (10+2 bus). En outre, seul le poste head-end configuré comme Super-Master a un accès complet au capteur relié. Cela signifie que, par exemple, le signal de shunt peut uniquement être déclenché par le Super-Master.

Le slave écoute le flux des données de communication entre le capteur et le Super-Master (coupleur). Il se comporte pratiquement comme un « auditeur » dans l'installation.

Conclusions

Le module d'interface de couple TIM-EC est un système extrêmement puissant qui permet l'intégration des signaux hautement dynamique du couple et de le vitesse de rotation dans une structure de réseau cohérente et puissante. La nouvelle fonctionnalité Intercommunication, avec l'accouplement de différents réseaux tels EtherCAT, fixe de nouvelles normes de flexibilité dans les techniques de mesure de couple. En outre, la future possibilité de coupler différentes solutions Ethernet industriel comme EtherCat avec les réseaux Profinet contribue à accroitre la flexibilité. 

En plus des données de process, une information diagnostique complète est mise à  disposition des utilisateurs. Avec un hardware temps réel adéquate, le TIM-EC soutient des temps de cycle du bus de ≤ 20 kHz et permet de réduire le temps de latence des messages. Le système offre ainsi la dynamique exigée pour mettre en application la simulation des cycles hautement dynamiques des entraînements et de chargement. En outre, le web server intégré facilite de manière significative l’utilisation et le paramétrage, en évitant le besoin d’avoir un logiciel de réglage.

 

EtherCAT and torque measurement

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