Utilisation du châssis NI cDAQ-9188XT pour tenter de battre le record de vitesse au sol

"NI offre la plus large sélection d'E/S dans un seul package qui peut être facilement intégré à un environnement de programmation orienté objet."

Le défi:

La collecte de données aérodynamiques et la contrainte, la déformation, la pression hydraulique, la vitesse, l'accélération et la direction du véhicule North American Eagle, lorsqu'il se déplace plus vite que la vitesse du son dans des conditions extrêmement difficiles.

La solution:

Créez un système d'acquisition de données basé sur le châssis NI cDAQ-9188XT et le logiciel LabVIEW, en réduisant le temps d'installation global et en simplifiant l'interface entre le faisceau de câblage du capteur et l'ordinateur.

La recherche de la façon de battre le record de vitesse terrestre

Le North American Eagle (NAE) est composé de personnes des États-Unis et du Canada, qui ont entrepris de construire la voiture la plus rapide au monde. En fin de compte, notre objectif est de tester la capacité d'un véhicule terrestre à passer en toute sécurité à une vitesse supersonique et à battre le record mondial de vitesse actuel de 763 mph (341 m/s), établi en 1997. 

Ce projet pourrait façonner les futures technologies ferroviaires à grande vitesse, fournir de plus amples informations sur les effets du sol sur les avions à grande vitesse lors de l'atterrissage et suggérer de nouvelles méthodes de décélération pour les véhicules à grande vitesse. 

La sécurité est notre priorité absolue et battre le record de vitesse terrestre ne doit pas créer de risques inacceptables pour le pilote, l'équipage ou les spectateurs. En conséquence, nous avons effectué des tests approfondis sur le véhicule (le fuselage d'un Lockheed F-104A - 10 Starfighter, propulsé par un turboréacteur avant, pendant et après le test).

Au cours des huit dernières années, nous avons effectué 33 sessions d'essais dans différentes conditions environnementales extrêmes. Cette étude de cas décrit le système d'acquisition de données et les processus prenant en charge le prochain test de véhicule NAE, prévu pour octobre 2013 dans le désert d'Alvord. Dans ce test, le véhicule atteindra une vitesse d'environ 1022 km/h.

Objectifs et défis du test

Notre système d'acquisition de données doit surveiller les caractéristiques de conduite de la voiture à mesure que la vitesse augmente progressivement et nous devons collecter de manière fiable :

• Données aérodynamiques à comparer avec les valeurs prédites par la dynamique des fluides informatisée.

• Déformation structurelle et données de contrainte des composants du système de suspension arrière.

• données vidéo

• Données sur le système de direction des roues avant et réponse.

Parce que nous opérons dans des conditions très difficiles, nous avons besoin de performances exceptionnelles de tous les systèmes du programme de test NAE. La poussière alcaline extrêmement fine en suspension dans l'air et hautement corrosive peut limiter la visibilité de jour à moins de deux mètres. De plus, les températures dans le désert peuvent atteindre

48°C et il y a un bruit statique RF élevé provenant de la turbine et des générateurs d'allumage. Le système doit également être capable de résister à une force de 20 g en raison des imperfections potentielles de la piste. A titre de comparaison, la navette spatiale atteint environ 3g lors du lancement et une voiture de Formule 1 peut atteindre 5-6g lors d'une course.

L'équipe utilise l'application de bureau à distance Windows pour "chaperonner" pendant que le véhicule NAE se déplace du camp de base au début et à la fin de la randonnée de 14 milles et enfin au camp de base. Nous utilisons un réseau sans fil Ethernet haut débit portable qui est autonome et couvre une vaste zone. L'équipement d'acquisition de données embarqué NAE intégré offre une collecte locale des données de course sans télémétrie. Nous avons le contrôle de l'ordinateur, y compris le démarrage du programme, l'activation de l'acquisition de données, le téléchargement des données dans la mémoire embarquée, la surveillance visuelle des données et le stockage des fichiers, via le bureau à distance. Gérer efficacement ces systèmes à distance tout en voyageant avec le véhicule NAE dans des conditions difficiles pose des défis importants. La logistique de préparation et de maintien de l'intégrité de l'ensemble du système pendant des jours rend les choses encore plus difficiles.

Le châssis NI cDAQ-9188XT est un élément clé de notre système d'acquisition de données soigneusement conçu. Il fournit plusieurs fonctions d'E/S dans un petit châssis et s'intègre facilement à nos systèmes informatiques de bord et de communication distants. Le tableau suivant montre les affectations des canaux d'acquisition de données.

Pourquoi nous avons choisi NI CompactDAQ

Au cours des huit dernières années, nous avons collecté des données lors de l'exécution de nos tests avec des équipements conçus davantage pour un environnement de laboratoire que pour des tests en déplacement. Nous passons beaucoup de temps à concevoir et à construire des châssis personnalisés, à adapter les câbles de signal aux interfaces à 25 broches et à créer des systèmes d'alimentation pour notre système complet d'acquisition de données. Des configurations Ethernet complexes et des méthodes de déclenchement ont été utilisées pour combiner trois unités d'acquisition de données indépendantes typiques d'un laboratoire traditionnel en un seul système. La programmation du système a été assez facile, mais cela nous a pris beaucoup de temps. Au cours des deux dernières années, le système est devenu peu fiable et les pièces de rechange étaient inexistantes. Nous avions besoin de quelque chose qui pourrait être assemblé rapidement et qui répondrait également à tous nos divers besoins, ainsi que beaucoup plus petit et plus facile à programmer, ce qui a fait de la robuste plate-forme NI CompactDAQ le choix évident. NI offre la plus large sélection de mélanges d'E/S dans un seul châssis qui se couple facilement à un environnement de programmation orienté objet. L'entreprise est connue pour son équipement de laboratoire précis et fiable; choisir le même excellent équipement dans un châssis robuste et portable était donc une excellente solution.

Économisez du temps et de l'argent avec le cDAQ-9188XT

Lors du test d'octobre, nous nous attendons à voir des lectures aérodynamiques des ports statiques avec des valeurs très similaires à celles obtenues par la méthode des éléments finis (FEM), le modèle sur lequel nous avons travaillé. Le modèle doit être validé avec des données du monde réel obtenues par le système NI CompactDAQ. Nous espérons capturer tout imprévu pour fournir une confiance basée sur les données dans les calculs que nous effectuons pour les vitesses plus élevées. Si tout se passe bien, nous essaierons de battre le record à l'automne 2014.

En général, nous sommes très satisfaits du cDAQ-9188XT. Dès que nous avons mis le système sous tension pour la première fois, nous avons immédiatement commencé à acquérir des données sans passer des heures à dépanner le câblage, la programmation ou les erreurs. 

L'interface avec le faisceau de câbles du capteur et avec l'ordinateur était très simple. Les modules ont facilité l'ajout rapide d'une sélection mixte d'E/S. L'environnement de programmation NI LabVIEW a parfaitement fonctionné pour développer la configuration d'acquisition de données souhaitée. Le temps c'est de l'argent et on m'a estimé que j'aurais économisé 200.000 XNUMX $ de mon temps en mettant en œuvre le système NI CompactDAQ.