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Uso del chasis NI cDAQ-9188XT para intentar romper el récord de velocidad en tierra

“NI ofrece la más amplia selección de E/S en un solo paquete que se puede unir fácilmente a un entorno de programación orientada a objetos.”

 

El Reto:

 

La recogida de datos aerodinámicos y de tensión, deformación, presión hidráulica, velocidad, aceleración y dirección del vehículo North American Eagle, cuando se mueve más rápido que la velocidad del sonido en condiciones extremadamente duras.

 

La Solución:

 

Crear un sistema de adquisición de datos basado en el chasis NI cDAQ-9188XT y el software LabVIEW, lo que reduce el tiempo total de instalación y simplifica la interfaz entre el arnés de cableado del sensor y el ordenador.

 

La búsqueda de cómo romper el récord de velocidad en tierra

 

North American Eagle (NAE) lo componen personas de EE.UU. y Canadá, que se han propuesto construir el automóvil más rápido del mundo. En última instancia, nuestro objetivo es poner a prueba la capacidad de un vehículo terrestre para lograr la transición segura a una velocidad supersónica y romper el récord de velocidad actual del mundo de 763 mph (341 m/s), obtenido en 1997. 

Este proyecto podría dar forma a las futuras tecnologías ferroviarias de alta velocidad, una mayor información acerca de los efectos de tierra en los aviones de alta velocidad durante el aterrizaje y sugerir nuevos métodos desaceleración para vehículos de alta velocidad. 

La seguridad es nuestra mayor prioridad y la ruptura del récord de velocidad en tierra no debería crear riesgos inaceptables para el conductor, tripulación o espectadores. Como resultado de ello, llevamos a cabo pruebas exhaustivas en el vehículo (el fuselaje de un Lockheed F- 104A – 10 Starfighter, impulsado por un motor de turborreactor antes, durante y después de la ejecución de las pruebas.

Durante los últimos ocho años, hemos llevado a cabo 33 sesiones de prueba en diferentes condiciones ambientales extremas. Este caso de estudio describe el sistema de adquisición de datos y los procesos que soportan la próxima prueba del vehículo NAE, que está previsto para octubre de 2013 en el desierto de Alvord. En esta prueba, el vehículo va a alcanzar una velocidad de aproximadamente 1022km/h.

Objetivos de la prueba y retos

 

Nuestro sistema de adquisición de datos debe monitorizar las características de conducción del coche a medida que aumenta gradualmente la velocidad y debemos recoger con suficiente fiabilidad:

Los datos aerodinámicos para compararlos con los valores predichos por la dinámica de fluidos basada en ordenador.

Los datos de estrés y de deformación estructural de los componentes del sistema de suspensión de popa.

Los datos de vídeo

Los datos sobre el sistema de dirección de la rueda delantera y la respuesta.

Debido a que operamos en condiciones muy duras, necesitamos un rendimiento excepcional de todos los sistemas en el programa de pruebas del NAE. El polvo alcalino extremadamente fino en el aire y altamente corrosivo puede limitar la visibilidad de la luz del día a menos de dos metros. Además, las temperaturas en el desierto puede llegar a

48°C y hay un alto ruido estático de RF de la turbina y de los generadores de ignición. El sistema también debe ser capaz de soportar 20 g de fuerza debido a posibles imperfecciones de la pista. Como comparación, el transbordador espacial llega a alrededor de 3 g durante el lanzamiento y un coche de Fórmula 1 puede alcanzar de 5 a 6 g durante una carrera.

El equipo utiliza la aplicación de escritorio remoto de Windows que “hace de acompañante” mientras el vehículo NAE viaja desde el campamento base al comienzo y al final del trayecto de 14 millas y finalmente de regreso al campamento base. Hacemos uso de una red inalámbrica Ethernet portátil de banda ancha que es autónoma y cubre un área amplia. El equipo integrado de adquisición de datos a bordo del vehículo NAE ofrece una recolección local de datos de la carrera sin telemetría. Tenemos el control del ordenador, incluyendo el inicio del programa, la activación de la adquisición de datos, la descarga de los datos en la memoria a bordo, el seguimiento visual de los datos y el almacenamiento de ficheros, mediante el escritorio remoto. La gestión efectiva de estos sistemas de forma remota a la vez que viajan con el vehículo NAE en duras condiciones plantea retos significativos. La logística para la preparación y mantenimiento de la integridad de todo el sistema durante días hace las cosas aún más difíciles.

El chasis NI cDAQ-9188XT es un elemento clave de nuestro sistema de adquisición de datos cuidadosamente diseñado. Proporciona múltiples funciones de E/S en un chasis pequeño y se integra fácilmente con nuestro ordenador remoto a bordo y los sistemas de comunicación. En la siguiente tabla se muestran las asignaciones de canales deadquisición de datos.

 

Porqué elegimos NI CompactDAQ

 

A lo largo de los últimos ocho años hemos reunido datos durante la ejecución de nuestras pruebas con equipos diseñados más para un entorno de laboratorio que para pruebas en movimiento. Empleamos mucho tiempo en el diseño y la construcción de chasis especiales, adaptando los cables de señal a las interfaces de 25 pines y creando sistemas de alimentación para nuestro sistema completo de adquisición de datos.  Se utilizaron complicadas configuraciones de Ethernet y métodos de disparo para combinar tres unidades de adquisición de datos independientes típicas de un laboratorio tradicional en un único sistema. La programación del sistema fue bastante fácil, pero nos llevó una gran cantidad de tiempo. En los últimos dos años, el sistema se convirtió en poco fiable y las piezas de repuesto eran inexistentes. Necesitábamos algo que se pudiera conjuntar rápidamente y que también cumpliera con todas nuestras diversas necesidades, además de ser mucho más pequeño y fácil de programar, lo cual hizo de la robusta plataforma NI CompactDAQ la opción obvia. NI ofrece la más amplia selección de mezcla de E/S en un solo chasis que se conjunta fácilmente con un entorno de programación orientada a objetos. La compañía es conocida por sus equipos de laboratorio precisos y fiables; así que, la elección del mismo excelente equipamiento en un chasis robusto y portátil fue una solución excelente.

 

Ahorro de tiempo y costes con el cDAQ-9188XT

 

En la prueba de octubre esperamos ver lecturas aerodinámicas de los puertos estáticos con valores muy similares a los obtenidos por el método de elementos finitos (FEM), el modelo que sobre el que hemos estado trabajando. Hay que validar el modelo con los datos del mundo real obtenidos por el sistema NI CompactDAQ. Esperamos capturar cualquier cosa no prevista para proporcionar confianza, basada en datos, en los cálculos que hacemos para las velocidades más altas. Si todo va bien, vamos a tratar de romper el récord en el otoño de 2014.

En general, estamos muy satisfechos con el cDAQ-9188XT. En cuanto encendimos el sistema por primera vez, empezamos de inmediato a adquirir datos sin pasar horas solucionando problemas de cableado, programación o errores. 

La interfaz con el arnés del cableado del sensor y con el ordenador fue muy fácil. Los módulos hicieron que fuese fácil añadir con rapidez una selección mixta de E/S. El entorno de programación de NI LabVIEW funcionó a la perfección al desarrollar la configuración de adquisición de datos deseada. El tiempo es dinero y me estimaron un ahorro de $200.000 de mi tiempo mediante la implementación del sistema NI CompactDAQ.



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