Installazione e Modellazione dei Sensori

• Celle di carico agli ammortizzatori, per misurare la forza generata dalla molla • Potenziometri agli ammortizzatori, per misurarne la loro lunghezza

• Laser solidali alla cassa veicolo, per la misura delle altezze da terra

Tutti e quattro gli ammortizzatori sono dotati sia di cella di carico che di poten- ziometro, in Figura 8.1 viene riportata la foto di uno di essi a titolo di esempio. Le grandezze generate da questi due sensori sono già presenti di default in Adams, con l’utilizzo dell’elemento spring-damper.

I tre laser sono installati uno al posteriore al centro dell’assale e due all’anteriore in prossimità del triangolo inferiore della sospensione (vedi Figura 8.2). Dal modello CAD del veicolo si sono ricavate le coordinate dei suddetti sensori ed in tali posizioni si sono collocati, nel modello multibody, due marker utilizzati per la misura dell’altezza da terra durante l’assetto del veicolo.

CAPITOLO 8. VALIDAZIONE SPERIMENTALE DI MF-SWIFT 71

Figura 8.1: Foto dell’ammortizzatore anteriore sinistro

(a)Laser anteriore sinistro (b)Laser posteriore

CAPITOLO 8. VALIDAZIONE SPERIMENTALE DI MF-SWIFT 72

(a)Accelerometro anteriore

(b)Accelerometro anteriore - dettaglio

(c)Accelerometro posteriore

CAPITOLO 8. VALIDAZIONE SPERIMENTALE DI MF-SWIFT 73

(a)Accelerometro monoassiale anteriore

(b)Accelerometro monoassiale posteriore

(c)Accelerometro triassiale e monoassiale

CAPITOLO 8. VALIDAZIONE SPERIMENTALE DI MF-SWIFT 74

(a)Accelerometro portamozzo

(b)Accelerometro assale anteriore

(c)Accelerometro assale posteriore

CAPITOLO 8. VALIDAZIONE SPERIMENTALE DI MF-SWIFT 75 In base alla disponibilità ed alle tempistiche, si è deciso di installare, in aggiunta a quelli finora citati, i seguenti sensori:

• Un accelerometro monoassiale su ogni portamozzo, diretto verticalmente • Un accelerometro monoassiale al centro di ogni assale solidale alla cassa veicolo,

diretto verticalmente

• Un accelerometro triassiale su un singolo portamozzo, con possibilità di collo- carlo o all’anteriore o al posteriore

Per un totale di sei accelerometri monoassiali ed uno triassiale.

Essi sono stati installati mediante l’impiego di mastice nero rinforzato con nastro di alluminio, metodologia rapida, completamente rimovibile e che permette di non influenzare la misura nel campo di frequenze d’interesse: 0 ÷ 80 Hz. Nelle Figure 8.3 e 8.4 vengono riportate le foto dell’installazione degli accelerometri.

La modellazione degli accelerometri su Adams è stata fatta collocando un marker nella posizione desiderata, solidale al corpo desiderato. Le coordinate degli accelerome- tri sono state ricavate approssimativamente da CAD. Successivamente è stato creato un Feedback Channel, all’interno del quale, utilizzando le funzioni base di Adams, è stata creata la misura di accelerazione di ogni direzione del marker, riportate lungo gli assi stessi del marker, in modo tale da avere la misura solidale al corpo e non rispetto agli assi fissi (x0, y0, z0). Quindi è stato aggiunto un marker solidale ad ogni portamozzo e due marker solidali al telaio, ovvero al body (vedi Figura 8.5).

Figura 8.6: Esempio di Feedback Channel di un accelerometro

Calibrazione e Caratteristiche dei Sensori

I sensori monoassiali hanno un range di misura di ±30 G ed una frequenza di taglio di circa 70 Hz, definita come il valore per la quale si ha un’attenuazione di 3 dB sulla risposta in frequenza (vedi Figura 8.7). Da notare però che già a 40 Hz presenta una riduzione del 10 % L’accelerometro triassiale invece è molto più performante e dalle curve di Figura 8.8 si può notare che anche fino a 300 Hz il sensore ha un’attenuazione inferiore all’1 %. Gli accelerometri monoassiali dovrebbero avere una frequenza di taglio sufficientemente grande da cogliere gran parte del contenuto in frequenza della misura. Dopo la prima campagna di misure verrà fatto un confronto tra le letture degli accelerometri monoassiali e triassiale, così da decidere se i monoassiali siano sufficientemente accurati o se invece sia necessario ripetere le prove con l’accelerometro triassiale montato sull’altro assale.

Gli accelerometri sono stati calibrati ed azzerati in modo tale che i segni delle ac- celerazioni siano coerenti con gli assi veicolo (xv, yv, zv)e che le letture siano nulle nel caso in cui il sensore sia disposto fermo su una superficie piana, con l’asse z disposto verso l’alto. I sensori sono stati calibrati dal tecnico specializzato con l’opportuna strumentazione. Per verificare che la calibrazione degli assi z degli accelerometri sia

CAPITOLO 8. VALIDAZIONE SPERIMENTALE DI MF-SWIFT 76

Figura 8.7: Risposta in frequenza dell’accelerometro monoassiale

(a)Asse x

(b)Asse y

(c)Asse z

CAPITOLO 8. VALIDAZIONE SPERIMENTALE DI MF-SWIFT 77 Verso positivo del sensore mg (a) Verso positivo del sensore mg (b)

Figura 8.9: Verifica statica della calibrazione dei sensori

stata eseguita correttamente, il sensore è stato collocato su una superficie piana prima con l’asse di misura verso l’alto e poi verso il basso. In questi due casi il sensore deve leggere rispettivamente 0 G e −2 G. Questo si può spiegare osservando gli schemi di Figura 8.9. Disponendo il senso positivo verso l’alto, la massa all’interno dell’accele- rometro subisce uno spostamento discorde al verso del sensore, come se il telaio stesse dando un’accelerazione positiva all’involucro esterno. La lettura sarebbe 1 G, ma dal momento che in questa configurazione si vuole in output zero, si è applicato un offset di −1 G. Invece disponendo la direzione positiva verso il basso, la mssa all’interno dell’accelerometro subisce uno spostamento concorde al verso del sensore, come se il telaio stesse dando un’accelerazione negativa. Aggiungendo il medesimo offset (−1 G) alla lettura reale (−1 G) si ottengono −2 G. Nel caso della calibrazione degli assi x e y del triassiale, si vuole che la lettura zero si abbia quando l’asse è disposto pa- rallelamente al terreno, ovvero spostamento nullo della massa all’interno del sensore. Ripetendo il ragionamento di prima con un offset nullo, si ricava che in questo caso le letture statiche devono essere 1 G e −1 G. Una volta montati tutti i sensori, è stato eseguito un nuovo azzeramento di tutti gli accelerometri a macchina a terra, solo dopo aver verificato che le letture fossero molto prossime allo zero, che significa avere tutti gli accelerometri allineati correttamente con gli assi veicolo.