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Medición de la rotación de rueda a velocidad casi nula, en marcha adelante y marcha atrás

  • Ángulo de rueda
  • Velocidad de rueda
  • Distancia recorrida
  • Sentido de rotación
Varilla de sujeción del estator en la rueda delantera de un coche blanco, vista lateral
El dispositivo de retención del estator y su varilla en la rueda delantera de un coche de ensayo. Foto de Michigan Scientific.

En resumen

Un encoder de rueda tiene un rotor que gira con la rueda y un estator que no debe girar. Una varilla de retención fijada al estator se sujeta en un soporte en la carrocería del vehículo. Si la varilla puede moverse en su soporte, el encoder interpreta ese movimiento como una rotación de la rueda, y el error aparece en los datos de ángulo, velocidad y distancia a velocidad casi nula. El Precision Vehicle Stator Restraint (PVSR) añade un inserto de escobilla circular que mantiene la varilla centrada. Un estudio de caso lo comparó con el sistema de retención magnético original (MVSR) en cuatro ensayos sobre un transductor de impulsos de rueda.

4
ensayos comparados: paradas y arranques, parada brusca, retroceso, oscilaciones
0
oscilación registrada con el PVSR en el ensayo de paradas y arranques
5 000 imp./tr
resolución máxima del transductor de impulsos de rueda

Origen del error

El encoder mide el ángulo entre su rotor y su estator. Cualquier movimiento del estator se interpreta como rotación de la rueda. El dispositivo de retención se fija a la carrocería del vehículo y mantiene fija la varilla de retención solidaria al estator. Con el Magnetic Vehicle Stator Restraint original, nada fija la varilla en su soporte, y cualquier movimiento de la varilla aparece en los datos de ángulo, velocidad y distancia.

El PVSR es una variante del MVSR. Una lámina magnética flexible se fija sobre una carrocería de vehículo plana o curvada y porta el soporte; un inserto de escobilla circular en el soporte mantiene la varilla centrada. Se utiliza cuando se mide la rotación de la rueda a velocidad casi nula, o cuando la rotación puede pasar de marcha adelante a marcha atrás. La varilla se fija al estator de un transductor de impulsos de rueda, o al estator del anillo colector de un conjunto de rueda dinamométrica o de transductor de par de rueda.

Fijación del estátor de un encoder de rueda y origen del error a baja velocidad Vista frontal de una rueda con un encoder en su centro. Una barra de fijación sujeta al estátor sube hacia un soporte fijado a la carrocería del vehículo. Cualquier holgura de la barra en el soporte es interpretada por el encoder como una rotación de la rueda. A la derecha, el sistema de precisión: un inserto de cepillo circular en el soporte mantiene la barra centrada. Carrocería Δθ Barra de fijación Encoder en el centro de la rueda holgura de la barra leída como rotación Soporte PVSR: cepillo circular el inserto centra la barra
La barra de fijación sujeta desde la carrocería. La holgura de la barra en su soporte se interpreta como una rotación Δθ; el inserto de cepillo circular del PVSR la elimina.

Instrumentación

EncoderWheel Pulse Transducer, óptico, 50 a 5 000 imp./vuelta · salidas A, B, índice y A⊕B, 0 a 5 V
Montajelado exterior de la rueda, sobre una placa de rueda con prolongaciones de tuerca de tipo mordaza
Precisión de ánguloerror acumulado de 0,25°
FijaciónPVSR: lámina magnética flexible, soporte con inserto de cepillo circular, barra fijada al estátor
AcondicionamientoEC-LV montado en línea en el cable del encoder: ± 10 V CC proporcional a la velocidad angular, 0 a 10 V CC para 0 a 360°
EstanqueidadIP67 con juntas rotativas de contacto

Procedimiento del caso de estudio

  1. 01

    Montar el encoder

    Un sensor de impulsos de rueda en la rueda trasera izquierda, con su barra de fijación sujeta por el PVSR.

    Wheel Pulse Transducer
  2. 02

    Realizar cuatro ensayos

    Paradas y arrancadas, parada brusca, retroceso en una rampa (hacia delante y hacia atrás), y barra desplazada a mano.

  3. 03

    Repetir con la fijación original

    Los mismos cuatro ensayos con el MVSR, sin el inserto de cepillo circular.

  4. 04

    Comparar con el vídeo

    Los datos de movimiento angular se comparan con el movimiento real de la rueda en el vídeo.

Resultados

Paradas y arrancadasPVSR: ninguna oscilación de la barra ni de la rueda, ni en los datos ni en el vídeo. MVSR original: ligera oscilación al detenerse y un impulso hacia atrás al soltar el freno, causados por la barra.
Parada bruscaEn ambos casos, la rueda oscila al detenerse. La oscilación registrada con el MVSR original es netamente mayor.
RetrocesoEn una rampa, hacia delante y hacia atrás. Ninguna oscilación con ninguna de las dos fijaciones.
SacudidasLa barra se desplaza a mano. PVSR: ningún desplazamiento ni ruido. MVSR original: ruido importante, ya que nada mantiene la barra en su sitio. Lo mismo puede ocurrir en terreno accidentado.

Resultado

A baja velocidad, parte del error en la distancia y la velocidad procede del soporte del estator y no del encoder. Con la varilla mantenida centrada, la prueba de paradas y arrancadas y la varilla desplazada a mano no mostraron ni oscilación ni ruido.

Preguntas frecuentes

¿Por qué un encoder de rueda muestra un pulso hacia atrás cuando el vehículo se detiene?

La causa puede ser el soporte del estator. Si la varilla de sujeción puede moverse en su soporte, el encoder interpreta ese movimiento como una rotación de la rueda. En el estudio de caso, el soporte magnético original dio una ligera oscilación al detenerse y un pulso hacia atrás al soltar el freno.

¿Cómo se fija el estator de un encoder de rueda en el vehículo?

Una varilla de sujeción fijada al estator se sujeta mediante un soporte en la carrocería del vehículo. En el Precision Vehicle Stator Restraint, una lámina magnética flexible porta el soporte y un inserto de cepillo circular mantiene la varilla centrada.

¿Tiene importancia el soporte del estator en terreno irregular?

Sí. Cuando la varilla se desplazó a mano, el soporte magnético original registró un ruido importante, ya que nada la mantenía en su lugar. El soporte de precisión no registró ningún desplazamiento ni ruido.

¿Puede utilizarse el soporte de estator de precisión con una rueda dinamométrica?

Sí. La varilla de sujeción se fija al estator de un transductor de pulsos de rueda, o al estator del anillo colector de un conjunto de rueda dinamométrica o de transductor de par de rueda.

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