PMXを活用したテストベンチによるトルク計測

製品が市場で成功する重要な要因の一つは、新製品が市場の要求に対応できる開発スピードです。メーカーは、効率的でフレキシブルなテスト方式とより短い開発期間でこれに応じなければなりません。 このため、テストの準備と実施に関して、組織と時間、それぞれの効率向上を考える必要があります。これにより桁違いの効率化が達成できます。 エネルギー効率は自動車と航空産業では、重要な課題です。 開発の焦点は、ますますエンジン本体、転がり抵抗、およびエネルギー変換効率に移行しています。

最初に、テストのセットアップが迅速にできる必要があります。 これは、相互通信するインテリジェントセンサと計測アンプシステムにより達成可能で、このセンサとアンプは、例えばTEDSセンサデータ検出機能を使用することによって、IOの接続構成データをセンサから取得します。 この機能を有効に利用するためには、高品質で高精度な計測機能が本質的な前提条件となります。 HBMのT12シリーズとT40シリーズのトルクフランジはこれらの前提条件の両方 - 高い動的特性と回転速度を組み合せた高精度計測を提供できます。

さらに、計測アンプと制御システムは、テストベンチで運用ができるように、リアルタイムで計測データを処理できなければなりません。 また、高分解能の計測データを分析のために提供し、それを記録することも不可欠です。 本当の効率向上を獲得するために、これら全ての機能を、一つのシステムに統合する必要があります。 工業アンプPMXはこれらの要求に基づきHBMによって開発されました。PMXは実験室でのテストや検証に使用できるだけでなく、生産現場の計測と自動化システムとして使用できます。 計測入力と出力チャネルを柔軟に組み合わせることによって実現可能になります。自動化のレベルによっては、アナログ、または、イーサネットベースのフィールドバスインタフェースをリアルタイムで使用できます。

またPMXは、最高のデータ信号速度と分解能を、柔軟なハードウェアと組み合わせることにより、最大30倍に及ぶ効率向上が可能になります。

トルクセンサからの計測信号収集には、周波数測定用PMXプラグインモジュールのPX460を使用します。 0.01%の高精度で、T12シリーズかT40シリーズのトルクセンサを最大4台まで接続できます。 また、複数の機種を同時に接続できます。 さらに計測データを最適化するために、PMXは、特別にトルクセンサ向けに設計された、あらゆる種類の内部演算チャンネルを装備しています。 この演算チャンネルは、測定チャネルと同様にリアルタイムで、50msの計算速度で稼働しています。

• 例えばトルクセンサセンサの特性曲線を21ポイントで直線近似する演算などが使用できます。その結果、PMXによってセンサの生信号からの直線近似演算が改良されるため、データシートで指定された精度を超える性能が得られます。この計測信号の改良はテストベンチの計測品質の改善につながります。

• もう一つの重要な機能は、フィルタリングなどの生の計測値の平滑処理です。 これにより、テストベンチの調整とオートメーションのために信号を最適化させることが可能になります。 その結果、アナログ出力とPMXのリアルタイムのイーサネットフィールドバスの組み合わせにより、効率的なテストベンチオートメーションが可能になります。

• 内燃機関テスト用の特別フィルタ: 個々のシリンダにおける圧縮と拡大のサイクルに連動した、各シリンダの燃焼による変動のため、エンジンで発生するトルクは非常に動的な特性を持っています。 多くの計測システムでは、単なるノイズ(または、急激な変化)として現れます。 CASMAフィルタ(角度に同期して働くフィルタ)を使用することによって、これを排除できます。 以下に示すダイヤグラムはこのタイプのCASMAフィルタ使用した結果を示しています。 CASMAフィルタの効果により、エンジン速度に相関した、非常に安定化したトルク計測を示しています。このエンジン速度は時間軸に対して変動しています。 このフィルタはノイズの幅が大きければ大きいほど、効果が高くなります。
  
  
  

PCベースのシステムと組込みシステム（PMX)の間には基本的な違いがあります。これは、計測データ収集、コントロール/調整、可視化ついて適用されます。極めて高いリアルタイム性を求めるなら、組込みシステムが使用されます。データ値は微細で時間軸上の要素が非常に重要です。

ハード側リアルタイム調整は、PCベースのシステムでは実行できません。 調整リソースがすべての部品の上に分散されているので、コントロールタスクは、実行できる前に「待ち時間」が生じる場合があります。 したがって、サイクルタイムは50ms以上になるので、高速で高信頼性のテストベンチ用には不適切です。

この場合には、組込みシステムが能力を発揮します。組み込み式は、CPU経由で全てのリソースを調整に使用できるからです。同様のことが、計測システムに統合されたソフトPLCソリューションに当てはまります。PMXはこの目的のために、全体のテストシーケンスを制御できる、CODESYSのソフトPLCを装備できます。

可視化システムは、新しいウェブベースの技術で、ますます需要が高まっています。 標準のウェブブラウザがあれば、すべての近代的な端末装置で利用可能になるので、大きな利点があります。 PC、タブレット、スマートフォーンなども使用できます。 これらのデバイスの高い移動性、つまりどこからでもアクセス可能なので、システムの使用者のみならず、保守担当者にとっても便利な機能になっています。 別の大きな利点は、付加ソフトウェアを端末装置にインストールする必要がないことです。 ブラウザは常に使用可能です。

サービスは「現場でのサービス」か「遠隔サービス」のどちらかに分類されます。 計測システムと制御システムは、スタートアップやメンテナンスの期間は「現場」の要員をアクティブにサポートします。 これは、計測値とデバイスの状態について調査したり、装置のLED表示から直接情報を得たり、または、ウェブブラウザでメニュを操作して情報を得ることが必要となります。 また、ログファイルにより、装置の運転中に生じたすべてのエラーやその他の詳細を記録したり、情報を引き出したりする事が簡単になります。 時々起こる誤りや現象を、後から捜す場合に役立ちます。 別の可能性は、信号をモニタする方式です。 これは計測信号や演算チャンネルに接続した電圧信号をモニタします。 これにより、サービス担当者が現場で簡易測定を行うことができます。 また、ログファイルは、記憶媒体はパワーフェールセイフ形式で記録されており、ダウンロードしたり、ドキュメンテーション作成のためブラウザ経由でアーカイブしたりできます。