Dicas para uso: filtro CASMA para PMX

Descritivo

Este tutorial descreve como usar um filtro especial para calcular a média de um sinal de torque ruidoso.

O filtro CASMA (Crank Angle Sampled Moving Average) trabalha em sincronismo angular e é independente da grandeza tempo, permitindo assim, responder automaticamente à mudanças de RPM. O PMX fornece um canal configurável especialmente para este propósito. Um exemplo simplificado mostra como usar o filtro CASMA com um sensor de torque T40B montado em um motor de 5 cilindros.

Introdução

Durante a partida de um motor a combustão, envolvendo a compressão e expansão em cada cilindro e às respectivas flutuações na combustão, o torque gerado por um motor apresenta comportamento altamente dinâmico. Estas perturbações são sistêmicas e podem afetar significativamente a medição desejada.

O filtro CASMA elimina perturbações periódicas que estão sincronizadas com a rotação de um eixo. Ele utiliza uma média móvel. O filtro não trabalha em sincronia com o tempo, como de costume; funciona de forma sincronizada com a rotação do eixo. Assim, o efeito do filtro não depende da velocidade de rotação.

O período de cálculo do filtro é proporcional à velocidade de rotação: quando a rotação pára, o filtro também deixa de funcionar.

O filtro CASMA

Crie um canal configurável

Crie um novo canal configurável em "filtro de rotação sincronizado" na categoria "Análise".

Ajuste de parâmetros

  • Entrada de Filtro: Entre com o sinal a ser filtrado aqui.
  • Entrada do Ângulo do Eixo: Entre com o sinal do ângulo do sensor de rotação aqui. Os valores de medição devem estar entre 0º e 360º.
  • Largura da Janela: Especifique o intervalo para tirar a média móvel. A largura deve estar entre 30º e 720º. A configuração padrão é 180º. A relação entre a largura da janela para a resolução tem de ser inferior a 180.

A largura da janela pode ser facilmente determinada de forma experimental projetando o tempo periódico na perturbação para o ângulo de rotação (veja a imagem). Neste exemplo, há um distúrbio periódico a cada 720º.

  • Velocidade Mínima: Esta velocidade de rotação virtual é aplicada quando a velocidade de rotação ativa é menor do que a velocidade de rotação mínima definida.
  • Resolução: Este valor determina a freqüência (quantos graus de cada vez) uma nova média será calculada. Note que a velocidade de rotação máxima permitida depende deste valor, porque a velocidade de cálculo é determinada pela taxa de atualização global.

O valor teórico é derivado por: Velocidade máxima de rotação = resolução x taxa global de atualização / 6.

Para fins práticos, você deve usar valores que equivalem entre 10% a 20% desta possível velocidade máxima teórica de rotação.

 

Resolução

A velocidade de rotação máxima teórica a uma taxa de atualização global de 19.200 Hz

A velocidade de rotação máxima teórica a uma taxa de actualização global de 38.400 Hz

3200 rpm

6400 rpm

6400 rpm

12,800 rpm

12,800 rpm

25,600 rpm

19,200 rpm

38,400 rpm

25,600 rpm

51,200 rpm

Os seguintes múltiplos da velocidade de rotação são suprimidos, dependendo da largura da janela:

 

Largura da janela

Múltiplos

90°

4, 8, 12, …

120°

3, 6, 9, …

180°

2, 4, 6, …

360°

1, 2, 3, …

720°

0, 5, 1, 1, 5, …

Nota: Se um dos sinais da fonte é inválido, o sinal de saída será inválido também.

CASMA em ação

Sinal não filtrado de torque (vermelho), sinal de torque filtrado usando CASMA (verde).

Pode-se observar que o filtro CASMA alcança uma excelente estabilização das medições de torque em correlação com a velocidade do motor, o que também se altera ao longo do tempo. Quanto maior for a largura deste filtro, melhor o resultado.

Exemplo

Neste breve exemplo, o PMX® é usado para análise de potência P(W), velocidade de rotação n (1/s) e aceleração (1/s²), junto com torque M (Nm) e o filtro CASMA correspondente. Os canais calculados conforme demonstrado na imagem abaixo foram criados para esta finalidade. Os sinais são mostrados no software catman.

 

Cálculos:

Potência:

Velocidade angular:

 

Aceleração angular:

Importante: Para todos os cálculos, a velocidade de rotação n foi convertida de RPM (rotações por minuto) para RPS (rotações por segundo), isto é, dividindo por 60.

Canais

Veja abaixo todos os canais mostrados graficamente pelo software catman. As cores entre parênteses referem-se às cores das curvas. Os sinais consistem dos seguintes canais:

Torque M (vermelho):

  • Diretamente do canal de medição do PX460

Filtro CASMA (verde):

  • Já explicado em detalhes

Potência P (amarelo):

  • Divisor (velocidade de rotação n / 60), rotações por segundo
  • Sinal constante (2*pi)
  • Multiplicador (M * n [1/s] * 2*pi]

Velocidade de rotação n (laranja):

  • Diretamente do canal de medição do PX460

Aceleração angular (azul):

  • Multiplicador (2*pi * n [1/s]), resulta na velocidade angular w
  • Diferenciador (w)

Atenção

Estes exemplos são apenas para fins ilustrativos. Eles não podem ser usados como base para qualquer tipo de reclamação quanto à garantia ou responsabilidade.

Fale Conosco Entre em contato com a HBM do Brasil para mais informações sobre produtos, sistemas, dúvidas técnicas e cotações.