Conseils d'utilisation du filtre CASMA du PMX

Brève description

Voici comment traiter les signaux bruités provenant d’un capteur de couple grâce à l’utilisation d’un filtre spécial qui équipe notre système de mesure PMX.
Le filtre CASMA (Crank Angle Sampled Moving Average ) fonctionne avec la synchronisation angulaire et indépendamment du temps, ce qui le rend capable de réagir aux changements de vitesse de rotation. Le PMX dispose d’une voie calcul dédiée à cette fonction. A partir d'un exemple court, voici la démonstration d'un filtre CASMA utilisé avec un capteur de couple T40B monté sur un moteur à 5 cylindriques.

Connaissance de base

A cause du principe propre au moteur à combustion, à savoir son cycle de fonctionnement de phases compression et explosion dans les différents cylindres et des variations de combustion correspondantes, le couple produit par le monteur est hautement dynamique. Ces perturbations sont systémiques et peuvent affecter fortement le résultat de mesure escompté. Pour de nombreux systèmes de mesure cela se traduit pas un bruit.

Le filtre CASMA élimine les influences périodiques synchrones à la rotation de l’arbre. Il exécute une moyenne mobile. Le filtre ne travaille pas en fonction du temps comme cela se fait d'habitude. Il fonctionne plutôt de manière synchronisé avec la rotation de l’arbre. Ainsi l'effet du filtre ne dépend pas de la vitesse de rotation.

La période de calcul du filtre est proportionnelle à la vitesse de rotation. Quand la rotation s'arrête, le filtre cesse de fonctionner.

 

Filtre CASMA

Création d'une voie de calcul

une nouvelle voie calcul « rotation synchronous filter» dans Analyse category.

Ajuster les paramètres

  • Entré du filtre : Entrer ici le signal à filtrer.
  • Entré de l’angle de l’arbre : Entrer ici le signal d’angle du capteur de rotation. Les valeurs mesurées doivent tomber entre 0° et 360°.
  • Largeur de fenêtre : Spécifier ici la plage au-delà de laquelle la moyenne mobile sera calculée. La largeur doit être comprise entre 30° et 720°. Le réglage par défaut est de  180°. Le rapport largeur de fenêtre / résolution doit être à moins de 180.

La largeur de fenêtre peut être facilement trouvée expérimentalement en projetant la période de temps de l'interférence sur l'angle de rotation (voir la vue d’écran). Dans cet exemple particulier, l'interférence périodique se produit tous les 720°.

  • Vitesse minimum : Cette vitesse de rotation virtuelle est appliquée quand la vitesse de rotation active est plus petite que la vitesse de rotation minimum définie.
  • Résolution : Cette valeur détermine tous les combiens (combien de degrés à chaque fois) une nouvelle moyenne sera calculée. Noter bien que la vitesse de rotation maximale admissible autorisée dépend de cette valeur car la vitesse de calcul est déterminée par la vitesse globale de mise à jour.

La valeur théorique est dérivée selon la formule : Vitesse maximale de rotation  = Résolution x vitesse de mise à jour / 6.

Pour des raisons pratiques, vous devriez utiliser des valeurs qui soient seulement de 10 à 20% de cette vitesse de rotation maximale théoriquement possible.

Résolution

Vitesse maximale de rotation théorique à une vitesse de mise à jour de 19,200 Hz

La vitesse maximale de rotation théorique à une vitesse de mise à jour de 38,400 Hz

3200 tr/mn

6400 tr/mn

6400 tr/mn

12800 tr/mn

12800 tr/mn

25600 tr/mn

19200 tr/mn

38400 tr/mn

25600 tr/mn

51200 tr/mn

Les multiples suivants de vitesse de rotation sont supprimés selon la largeur de fenêtre :

Largeur de fenêtre

Multiples

90°

4, 8, 12, …

120°

3, 6, 9, …

180°

2, 4, 6, …

360°

1, 2, 3, …

720°

0, 5, 1, 1, 5, …

Note : Si un des signaux source est invalide, le signal de sortie sera aussi invalide.

CASMA en fonctionnement 

Dans le diagramme ci-dessous le signal non filtré du couple est en rouge, le signal filtré du couple par le filtre CASMA est en vert.
Nous pouvons voir, clairement, que le filtre CASMA effectue un excellent filtrage du signal réalisant ainsi une bonne stabilité de la mesure du couple en corrélation avec la vitesse du moteur, qui évolue également au cours du temps. Plus la largeur de ce filtre est grande, plus les résultats sont meilleurs.

Exemple

Dans ce court exemple, en plus du couple M [Nm et le signal correspondant en sortie du filtre CASMA, le PMX analyse également la puissance P [W], la vitesse de rotation n [tr/s] et l'accélération [1/s ²]. Par conséquent les voies calculées de la vue d’écran ci-dessous ont été créées. Les signaux sont visualisés dans catman.

Calculs:

Puissance :

Vitesse angulaire :

 

Accélération angulaire :

Important : Pour tous les calculs, la vitesse de rotation n doit être convertie de tr/mn en tr/s, donc divisée par 60.

Voies

Vous trouverez ci-dessous toutes les voies représentées graphiquement dans catman. Les couleurs entre parenthèses sont liées aux couleurs des courbes. Les signaux correpondent aux voies suivantes :


Couple M (rouge) :

  • Directement de la voie mesure du  PX460

Filtre CASMA (vert) :

  • Déjà expliqué en détail 

Puissance P (jaune) :

  • Diviseur (vitesse de rotation n / 60), en tour par seconde
  • Signal constant (2*pi)
  • Multiplificateur (M * n [tr/s] * 2*pi]

Vitesse de rotation n (orange):

  • Directemnt de la voie mesure du PX460

Accélération angulaire (bleu) :

  • Multiplificateur (2*pi * n [tr/s]), résultats dans la vitesse angulaire w
  • Différentiateur (w)

Important

Ces exemples sont donnés à titre d’information et ne peuvent pas n'être retenu en cas de réclamation de garantie ou de responsabilité.

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