queste grandezze sono infatti indispensabili per ricavare il valore della corsa dal valore di pressione dell’olio.

5 . T E S T I N G

5.1 O BIETTIVI DEL TESTING

La fase di testing ha come obiettivi principali quello di ottenere la caratterizzazione della sospensione e, successivamente, di verificare l’efficacia del sistema di regolazione del precarico realizzato.

La caratterizzazione della sospensione è utile per poter ricavare parametri di interesse come il k della molla e la superficie del pistone:

queste grandezze sono infatti indispensabili per ricavare il valore della corsa dal valore di pressione dell’olio.

5.2 S ET UP DEL TESTING

Come già ricordato nel corso di questo testo, il sistema progettato è previsto essere applicato ad un veicolo a due ruote dotato di rete CAN.

Per simulare questa condizione nelle prove al banco, la rete CAN dello scooter è stata sostituita con un PC. Il PC è stato connesso al CAN-bus per mezzo di un dongle che permette la comunicazione tra porta USB e porta seriale CAN: questo significa che può essere trattata come una porta COM standard e l’invio e la ricezione può essere effettuato in formato ASCII.

Per mezzo del programma Labview sono stati quindi implementati sia la rete CAN “virtuale”, sia l’interfaccia utente.

In particolare, coerentemente con quelli che sono stati precedentemente definiti gli obiettivi del testing, sono state realizzate due interfacce: una per ottenere la caratterizzazione della sospensione, l’altra per permettere la regolazione automatica del precarico.

L’unità di controllo elettronica (ECU) acquisisce i dati dalla

sospensione per mezzo dei sensori e degli interruttori: questi segnali

vengono digitalizzati ed inviati al computer, il quale, in seguito

all’effettuazione dell’elaborazione, invia le istruzioni al

microcontrollore presente sulla ECU; da questo passano al driver di

potenza che, infine, invia i comandi relativi alla direzione e alla velocità (on/off) all’attuatore della sospensione.

CAN bus

Figura 5.1 Set up del testing.

5.3 C OLLAUDO

Per prima cosa si è proceduto ad appurare che ogni singolo componente del sistema fosse montato correttamente e funzionante.

Per quanto riguarda la sospensione, è stato controllato il buon funzionamento della pompa dell’olio del pistone per la regolazione del precarico, costituita dal motorino e dalla vite senza vite. Una

USB-CAN

ECU

ON/OFF Direzione

Sensori

Interruttori

prima prova è stata fatta “a vuoto”, ossia con il circuito idraulico disconnesso. Questo test è servito anche per verificare la validità del dimensionamento del circuito di pilotaggio: andando a misurare l’assorbimento in corrente del motore in condizione di fondocorsa (condizione di assorbimento limite raggiunta in corrispondenza dei

“blocchi” meccanici presenti sulla vite senza fine) si è potuto constatare che la corrente massima assorbita è di circa 8 A. I dati relativi al motore indicano una corrente massima di 16 A, dato su cui è stato dimensionato il circuito, per cui il sovra-dimensionamento garantisce un margine opportuno.

Una volta riempito il circuito idraulico con l’olio, e messe in collegamento la sospensione con la pompa, si è ripetuta l’operazione.

Anche questa ha confermato il regolare funzionamento della parte meccano-idraulica dell’intero sistema: il precarico aumenta e diminuisce in risposta ai comandi come previsto, ed il banco prova segue correttamente i movimenti della sospensione.

Per procedere con la caratterizzazione della sospensione si è proceduto con il carico e lo scarico per mezzo di pesi della sospensione.

Il banco prova, a tal fine, è stato equipaggiato con un asta verticale posta nel centro del piatto superiore, con lo scopo di garantire sia che i pesi fossero ben bilanciati (centrati sul piatto) sia che fossero posizionati in sicurezza.

5.4 R ISULTATI DEL TESTING

Caratterizzazione della Sospensione

Nei grafici riportati di seguito sono rappresentate le curve caratteristiche della sospensione.

Di particolare interesse risulta l’andamento della corsa in funzione del peso: questo mette in evidenza una isteresi della sospensione, ovvero come quest’ultima, fissato il peso, presenti una fascia (verticale) di equilibrio in cui più valori di corsa sono possibili.

Questo fenomeno, stimato dal costruttore della sospensione in 10-

15kg, è giustificato dagli attriti presenti nella sospensione stessa: in

particolare dovuto all’attrito che incontra lo stelo dell’ammortizzatore nella sua corsa.

L’ampiezza della fascia di equilibrio è stata valutata sperimentalmente in circa 0,6cm: molti (oltre il 15%) se confrontati con i 3,4cm di corsa del precarico variabile.

Tuttavia questo valore è in linea e, addirittura, “migliore” di quello previsto dalle specifiche del costruttore: con una costante k della molla di 12kg/cm (valore medio stimato) si ottiene, infatti, un valore dell’isteresi di 7,2kg.

Si intuisce comunque come questo fenomeno risulti particolarmente rilevante ai fini della definizione dell’algoritmo di setting del precarico, algoritmo che deve necessariamente tener conto di questa forte non linearità.

Il grafico riportato di seguito (grafico 5.1) mostra l’andamento corsa/peso al variare del precarico.

GRAFICO 5.1 Corsa / Peso al variare del precarico

0 1 2 3 4 5 6 7

66 76 86 96 106 116 126 136 146

peso co rsa A

carico1 scarico1 carico2 scarico2 carico3 scarico3

Questo può essere letto in una duplice chiave, ossia:

− percorrendo una linea orizzontale si nota come, all’aumentare del peso, la corsa dell’ammortizzatore possa essere mantenuta costante, grazie all’incremento del valore di precarico;

− muovendosi in verticale, viceversa, si osserva che la corsa dell’ammortizzatore, intesa come schiacciamento, aumenta al diminuire del precarico (la molla meno precaricata oppone una forza minore al peso, che quindi schiaccia maggiormente la sospensione).

Di particolare interesse risultano anche le curve che mettono a confronto il valore della corsa misurata con il sensore di posizione potenziometrico e quello ricavato indirettamente con il sensore di pressione (“corsa stimata”).

GRAFICO 5.2

Corsa - Corsa Stimata / Peso precarico minimo

0 1 2 3 4 5 6 7

66 76 86 96 106 116 126 136 146

peso co rsa A

co rsa st im a ta

carico scarico carico_ind scarico_ind

Le curve contrassegnate con “_ind” (carico_ind, scarico_ind) sono relative alla misura indiretta.

Per convertire la pressione (P) in corsa (A

) si è utilizzata una

costante che ottimizzasse il valore di corsa in corrispondenza di

106 kg di carico (valore intermedio del range di carico nelle misure

effettuate). Questa procedura è stata eseguita prima per il solo carico in condizione di precarico minimo (grafico 5.4) e precarico massimo (grafico 5.6) ottenendo le costanti α11 ed α21, rispettivamente.

In altre parole:

P

A

= 11 α ⋅ (carico, precarico minimo) P

A

= 21 α ⋅ (carico, precarico massimo).

Successivamente è stata ripetuta per il solo scarico, di nuovo in condizione di precarico minimo (grafico 5.5) e precarico massimo (grafico 5.7), ottenendo le costanti α12 ed α22, da cui:

P

A

= 12 α ⋅ (scarico, precarico minimo) P

A

= 22 α ⋅ (scarico, precarico massimo).

GRAFICO 5.3

Corsa - Corsa Stimata / Peso precarico massimo

0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5

66 76 86 96 106 116 126 136 146

peso co rsa A

c o rs a s timata

carico scarico carico_ind scarico_ind

I grafici 5.2 e 5.3, infine, sono stati ricavati utilizzando le costanti α1 ed α2 ottenute come media aritmetica secondo le espressioni:

2 12 11

1 = ( α + α ) / α

2 22 21

2 = ( α + α ) / α

da cui:

P

A

= 1 α ⋅ (carico e scarico, precarico minimo) P

A

= 2 α ⋅ (carico e scarico, precarico massimo).

Come si evince dall’analisi dei grafici 5.2 - 5.7, il valore di corsa indiretta è ancora poco significativo, essendo affetto da un errore troppo rilevante. Tra gli obiettivi dell’evoluzione del software c’è sicuramente il tentativo di migliorare questa misura, ricorrendo ad una conversione più sofisticata rispetto a quella ottenuta per mezzo di un fattore di scala.

GRAFICO 5.4

Corsa - Corsa Stimata / Peso precarico minimo

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

66 76 86 96 106 116 126 136 146

peso cor s a A

co rs a sti m ata

carico carico_ind

GRAFICO 5.5

Corsa - Corsa Stimata / Peso precarico minimo

0 1 2 3 4 5 6 7

66 76 86 96 106 116 126 136 146

peso co rsa A

co rs a sti m a ta

scarico scarico_ind

GRAFICO 5.6 Corsa - Corsa Stimata / Peso

precarico massimo

0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5

66 76 86 96 106 116 126 136 146

peso co rs a A

co rsa st imat a

carico carico_ind

GRAFICO 5.7

Corsa - Corsa Stimata / Peso precarico massimo

0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5

66 76 86 96 106 116 126 136 146

peso cor s a A

co rs a sti m ata

scarico scarico_ind

Per completezza, in coda al capitolo, sono riportati i grafici in cui sono stati organizzati i dati raccolti durante la fase di testing volta ad analizzare le caratteristiche della sospensione.

Setting Automatico della Sospensione

L’algoritmo sviluppato per la correzione del precarico automatico ha dato esiti positivi: il sistema risponde secondo i comandi e provvede ad inseguire il valore di precarico impostato come previsto.

Il tempo impiegato per raggiungere la condizione di precarico ottimo

è dell’ordine dei 20 secondi, in linea con quanto auspicato dalle

specifiche di progetto.

GRAFICO 5.8 Pressione / Peso precarico minimo

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

66 76 86 96 106 116 12 6

136 146 156 166 176 186 196 peso

pre ssi o n e

carico scarico

GRAFICO 5.9 Pressione / Peso precarico massimo

0 5 10 15 20 25 30

66 76 86 96 106 116 12 6

136 146 156 166 176 186 196 peso

pr es s ione

carico scarico

GRAFICO 5.10 Corsa / Peso precarico minimo

0 1 2 3 4 5 6 7

66 76 86 96 106 116 126 136 146

peso co rs a A

carico scarico

GRAFICO 5.11 Corsa / Peso precarico 20%

0 1 2 3 4 5 6 7

66 76 86 96 106 116 126 136 146

peso corsa A

carico scarico

GRAFICO 5.12 Corsa / Peso precarico 40%

0 1 2 3 4 5 6 7

66 76 86 96 106 116 126 136 146

peso co rs a A

carico scarico

GRAFICO 5.13 Corsa / Peso precarico 60%

0 1 2 3 4 5 6

66 76 86 96 106 116 126 136 146

peso co rs a A

carico scarico

GRAFICO 5.14 Corsa / Peso precarico 80%

0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5

66 76 86 96 106 116 126 136 146

peso co rs a A

carico scarico

GRAFICO 5.15 Corsa / Peso precarico massimo

0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5

66 76 86 96 106 116 126 136 146

peso co rs a A

carico scarico