العوامل العشرة الأولى التي ينبغي النظر فيها عند اختيار جهاز استشعار فيلوتي للاختبارات الأوتوماتيكية

مقدمة

إن اختيار جهاز الاستشعار الصحيح للاختبارات الآلية يؤثر تأثيرا مباشرا على نوعية وموثوقية بياناتكم، وسواء كنت تقوم بتقييم ديناميات المركبات، أو أداء المكابح، أو كفاءة استخدام الطاقة، فإن الاستشعار الذي تختارونه يجب أن يتوافق مع المطالب المحددة لكل اختبار، مع وجود عشرات من أنواع الاستشعار في الأسواق - البصرية، وينطوي على نظام تحديد المواقع، واتباع نهج متسارع، وينطوي على عوامل انتقاء أكثر أهمية.

1 - هامش القياس

مطابقة مظروف الفيلوسيتي

ويجب أن يغطي نطاق القياس كامل أطياف السرعة التي ستشهدها سيارتك أثناء الاختبار، إذ أن جهاز الاستشعار الذي لا يفي بالحد الأعلى من شأنه أن يشبع البيانات ويقلصها وينتج نتائج خاطئة، وعلى العكس من ذلك، فإن جهاز الاستشعار الذي له نطاق واسع للغاية قد يضحي بحله بسرعة منخفضة، مما يجعل من الصعب اكتشافه، فعلى سبيل المثال، قد تتطلب سيارة ركاب نموذجية تبلغ من 0 إلى 200 كيلومتر/ساعة لإجراء اختبارات على الطريق السريع.

منخفض السرعة

وإذا كان اختباركم يشمل مناورات وقياسات للسيارات أو تسارعات الزاحف، فإن أداء جهاز الاستشعار قرب السرعة الصفرية يصبح بالغ الأهمية، وبعض أجهزة الاستشعار القائمة على النظام العالمي لتحديد المواقع تكافح للحفاظ على الدقة دون 1م/م، في حين يمكن للمجسات البصرية غير المتنازعة أن تلتقط السرعة التي تبلغ 0.1 كم/ساعة.

External resource:] For an overview of sensor range specifications, refer to ] National Instruments’ guide on velocity sensors.

2- الاستحقاق والقرار

الاحتياجات من الاستحقاق

وتحدد الدقة مدى دقة ناتج جهاز الاستشعار في التعبير عن السرعة الحقيقية، وبالنسبة لفحوص الامتثال التنظيمية )مثل اختبار الفرامل لكل محطة من طراز FMVSS 135(، فإن دقة ٠,١ كيلومتر/ساعة كثيرا ما تكون مطلوبة، وبالنسبة للأعمال المتعلقة بالتنمية الهندسية، قد تكون التسامحات غير المستقرة مقبولة، فالحل، أصغر تغيير في حجم جهاز الاستشعار يمكن أن يكتشفه، وهو أمر يكشف فيه انتقالا عاليا إلى الكيلومترات.

مقايضة بين الاستحقاق والتكاليف

ويمكن أن تزيد تكلفة أجهزة الاستشعار العالية الدقة، مثل تلك التي تستخدم نظام تحديد المواقع المزدوج المحتوي على نوع من أنواع الموز، مع تصحيحات الكيناتيكا في الوقت الحقيقي، على عدد من النماذج القياسية، وتقييم ما إذا كانت أهداف الاختبار تبرر هذه النفقات، وفي كثير من الحالات، يكون جهاز الاستشعار الذي يقارن بـ 0.5 كيلومترا/ساعة كافيا لتقييمات المناولة، واستخدام مواصفات الدقة المنشورة التي تعطى كنسبة مئوية من القراءة بالإضافة إلى نماذج ثابتة.

معدل القرار وأخذ العينات

وكثيرا ما يرتبط القرار بطول كلمته الرقمية (مثلا، 12 بيتا مقابل 16 - ملتقى) وينتج عمق أعلى درجة حلا أدق، ولكن فقط إذا كانت نهاية العرض هادئة بنفس القدر، ويطالب ببيانات ضوئية من الصانع لضمان أن يمكن التوصل إلى القرار النظري عمليا.

3 - وقت الاستجابة

Capturing Transient Events

وتتم اختبارات السيارات على نحو مفاجئ التغيرات السريعة: التفاخر بالذعر، أو التسريع، أو العجلة، أو العجلة، أو العجلة، وقد يكون من المستصوب أن يتجاوز وقت الاستجابة للمجس بين تغير السرعة وما يقابله من تغيير في نمو الإنتاج، فترة قصيرة بما يكفي لاحتجاز هذه الأحداث دون تجاوز مفرط، أما بالنسبة لأكثر الاختبارات دينامية، فإن من المستصوب أن تكون وحدات الاستجابة الضوئية والملموسة ذات المقياس الواحد أكثر.

Bandwidth and Filtering

ويرتبط وقت الاستجابة ارتباطا مباشرا بسلسلة النطاق الترددي، إذ يستقر جهاز استشعار برقم 100 هرتز على مسافة تتراوح بين 3 و5 أمتار، بيد أن نطاق الترددات الواسعة يمكن أن يلتقط أيضا ضوضاء عالية التردد من الاهتزازات على الطرق وتذبذبات الأوسم، حيث تشمل نظما عديدة لاقتناء البيانات مرشحات منخفضة يمكن تحديدها لموازنة سرعة الاستجابة ورفض الضجيج.

External resource:] See ]TE Connectivity’s technical notes on sensor bandwidth for more on response time tradeoffs.

4- التوافق البيئي

المرحلة القصوى

وتكشف خلايا الاختبارات الآلية وأجهزة الاستشعار في الهواء الطلق عن أجهزة الاستشعار إلى درجات حرارة تتراوح بين - 40 درجة مئوية و +85 درجة مئوية أو أعلى قرب محرك السيارة، وتتحقق من مدى درجة حرارة التشغيل لكل جهاز استشعار للمرشحين، وتولى اهتماما خاصا لأي بطارية داخلية أو مشعل ختان، حيث يمكن أن ينجرف بالحرارة، وإذا وضع جهاز الاستشعار داخل مدخل العجلات أو قرب الفرامل، فإنها تعتبر معدلا نموذجيا +125 درجة مئوية.

Ingress Protection (IP) Rating

والماء والطين والغبار الغرامي شائع في البروفك، ويوصى باستخدام جهاز الاستشعار الذي يحتوي على IP67 أو ارتفاع درجة الحرارة، كما أن أجهزة الاستشعار المغمورة ضرورية لاختبارات الفرامل المبللة أو ظروف خارج الطرق، كما يمكن أن تعتبر أن سائل المقاومة الكيميائية والوقود وأملاح الطرق يمكن أن تتدهور في مساكن أجهزة الاستشعار بمرور الوقت.

التهاب التلفزة والصدمات

وتعاني أجهزة الاستشعار المصممة على نطاق واسع من الاهتزاز المستمر من جراء الصدمات التي تحدث في الطرق والصدمات العرضية من الثقوب أو الكبح، والبحث عن أجهزة الاستشعار التي تحدد درجة الاهتزاز (مثل 10 غرامات من طراز RMS و20-2000 Hz) والبقاء على الصدمات (مثل 100 غرام من أجل 6 أمتار) وتعيش أجهزة الاستشعار الضوئية ذات الأقواس المتينة وأجهزة قياس من نوع GPS بقواعد الصدمة.

5 - الحشد والتركيب

مرونة الخيارات المتاحة

وتعاني كل مركبة من قيود فضائية فريدة، إذ أن أجهزة الاستشعار التي تعرض البقايا المخبأة أو القواعد المغناطيسية أو المزلاجات المبلورة تبسط الضبط، وبعض أجهزة الاستشعار غير المحتوية على الترددات تحتاج إلى رؤية واضحة على سطح الطريق، مما يجعل وضعها في الجسم السفلي حرجا، أما أجهزة الاستشعار الأخرى، مثل الهوائيات التي تستخدم الشبكة العالمية لتحديد المواقع، فتحتاج إلى طائرة أرضية معدنية للاستقبال الساتلي الأمثل.

هاء - سهولة الارتطام

وبالنسبة للمستشعرات التي تقاس على محور محدد (مثل السرعة الطويلة)، يمكن أن يُحدث سوء الفهم أخطاء في التسلسل الضريبي، ويشمل العديد من المصنّعين معقوف قابلة للتعديل أو أدوات لمواءمة الليزر، وإذا ما تم تبادل أجهزة الاستشعار بين مركبات متعددة، فإن الجبال السريعة الارتفاع والكابلات الملوّنة ذات اللون تقلل من وقت التجهيز.

Cable Routing and Connectors

وكثيرا ما يُغفل سحب كابل الاستشعار إلى وحدة اقتناء البيانات دون أن يُعلق أو يُشَدَّد، وينبغي أن تكون مجسات الاختيار مع أجهزة اتصال مُغلقة ومُغلقة (مثلاً، أجهزة الاتصال بالسيارات المُجرَّدة أو المُعدَّدة) كافية للوصول إلى مقر القيادة دون كابلات إرشادية، مما يضيف مقاومة ونقاط إخفاق محتملة.

6 - الناتج

المخرجات الرقمية

والنواتج المتطورة )المتطوية أو الجارية( بسيطة للتفاعل مع نظم قياسية للمواصفات القياسية، ولكنها عرضة للضوضاء الكهربائية، ولا سيما على الكابلات الطويلة، والنواتج الرقمية - مثل قطارات النبض، أو RS-232، أو يمكن أن تسحب أو تحمل درجة أعلى من الحصانة من الضوضاء، ويمكن أن تنقل بيانات تشخيصية إضافية، وبالنسبة للاختبار الحديث للمركبات، كثيرا ما يفضل إدماج الحافلات لأنه يرتبط ارتباطا مباشرا بشبكة الموجودة في المركبات.

معدل البيانات والارتباط

وللبروتوكولات الرقمية معدلات محدودة للبيانات، وقد يستحدث جهاز استشعار يرسل 100 هرتز آخر المستجدات على حافلة كان يمكن أن يستحدث بضع آلاف من اللحظات بسبب التحكيم في الحافلات، ويكفل أن يكون معدل بيانات النواتج مستوفياً لمعيار نييكيست بالنسبة لأعلى التغيرات في سرعة الترددات، وقد يلزم بالنسبة لتطبيقات الرقابة في الوقت الحقيقي، أو انخفاض معدلات الإصابة بالمرض أو نُشطة النب.

التوافق مع النظم القائمة

تحقق من مستويات الفولطج وشكل الإشارات في ناتج أجهزة الاستشعار مقارنة بنظام اقتناء البيانات الخاص بك، وهناك أجهزة استشعار عديدة تقدم زيادة في الناتج قابل للبرمجة، مما يتيح لك التوفيق بين النطاق الكامل ونطاق مدخلات اللجنة الإدارية، مما يزيد من حدته إلى أقصى حد.

External resource:] ] Analog Devices’ article on sensor signal conditioning]] explains output types in depth.

٧ - احتياجات الطاقة

حجم الإمدادات والتجاري

أما النظم الكهربائية الآلية التي تدار علامياً في 12 V أو 24 V، ولكن مع هبوطات المتناوبين وفولاذ الفول، يجب أن يتحمل المجس مجموعة من 9 إلى 36 V. وبعض أجهزة الاستشعار تحتاج إلى 5 مفاعلات خارجية، وقد يؤثر الرسم الحالي على حياة البطاريات في تركيبات محمولة؛ ويمكن لأجهزة الاستشعار التي تستهلك 500 متر مربع أن تستنفد عبوة صغيرة من البطاريات بسرعة.

On —Board vs. External Power

وكثيرا ما تحتوي أجهزة الاستشعار القائمة على الترددات العالية التي تستخدم الشبكة العالمية لتحديد المواقع على البطاريات الداخلية القابلة للشحن، وتوفر الطاقة النظيفة، ولكنها تضيف دورة شحن إلى سير العمل، والمجسات ذات القدرة العالية (من المركبة أو مقر القيادة) أكثر موثوقية لإجراء اختبار مستمر، ولكنها قد تحتاج إلى وحدة مخصصة لتكييف الطاقة من أجل تصفية الضوضاء من النظام الكهربائي للمركبات.

8- التكلفة والميزانية

مجموع تكلفة الملكية

ولا يشكل سعر الشراء إلا جزءا من المعادلة، والنظر في تردد المعايرة، وأجزاء الاستبدال، والوقت المحتمل للتعطل، وقد ينتهي إلى جهاز استشعار غير مكلف يتطلب إعادة التأهيل كل ثلاثة أشهر، بتكلفة تفوق قيمة نموذج أقساط يضمن الاستقرار الطويل الأجل، كما أن ذلك قد يُستخدم في تكلفة المكيفين، والكابلات، ورخص البرامجيات.

فترات الميزانية

ويناسب أجهزة الاستشعار على مستوى الدخول )دون ٥٠٠ دولار( المظاهرات التعليمية الأساسية أو التقييمات النوعية، وتوفر خيارات منتصف المدة )٥٠٠-٣ دولار( دقة كافية لمعظم مهام تطوير السيارات، وتوفر أجهزة الاستشعار العالية )٠٠٠ ٣ دولار( الدقة والبطء البيئي اللازمين لاختبارات الالتهاب والبحوث، وتحدد الحد الأدنى للأداء المقبول لاختباراتكم المحددة، وتبحث عن أكثر أجهزة الاستشعار فعالية من حيث التكلفة.

خيارات التسديد والانتقال

إذا كانت حملتك الإختبارية قصيرة الأجل أو تحتاج إلى تقييم نوع من أجهزة الاستشعار قبل الالتزام بشراء المعدات، والنظر في الإيجار من موردي المعدات، العديد من صناعات الاستشعار تقدم برامج إيجار، مما يسمح لك باختبار جهاز الاستشعار في بيئتك الفعلية قبل القيام باستثمار رأس المال.

9 - التوافق مع نظم اقتناء البيانات

الموجات المتقاطعة

ويجب أن يربط جهاز الاستشعار ماديا بنظامك الخاص بقاعدة البيانات والتحقق من أنواع الاتصال، والمهام المحددة، وما إذا كان يمكن للمدعي العام أن يوفر أجهزة الاستشعار المطلوبة، وقد بنيت بعض وحدات قياس الترددات المزودة بأجهزة تحديد المواقع لقياس السرعة المشتركة (مثل 0-5-5 V أو 4-20 mA أو الكبريتات)، وإذا استخدمت وحدات قياسية من طراز DAQ، تحقق من أن الحماية كافية.

تكامل البرامجيات

ويأتي العديد من أجهزة الاستشعار الحديثة بمحركات البرمجيات أو بملفات التشكيلات للمنابر الشعبية للمواصفات مثل NIDAQmx أو LabVIEW أو CANalyzer.

إدارة المعايرة والهروب

وتتطلب بعض أجهزة الاستشعار تعديلا أوليا لاغيا أو كسبا، وضمان أن يمكن لبرامجيات مقر القيادة أن تؤدي هذه العمليات أو أن يقدم المجس شهادة معايرة ذات كفاءة يمكن تعقبها، ولأجل الدقة، تختار أجهزة الاستشعار التي تشمل عمليات قياس ذاتية مبنية وبطيئة السرعة.

10 - دعم المصانع وضبطها

الدعم التقني

وعندما تنشأ مشاكل - سواء أثناء التركيب أو تحليل البيانات أو الدعم التقني الذي يعتمد عليه المسح العائم - يمكن أن يوفر ساعات من التشويش، ويبحث عن الصانعين الذين يقدمون خدمات الهاتف والبريد الإلكتروني ودعم الدردشة على الإنترنت، ويفضل أن يكون ذلك مع المهندسين الذين يفهمون اختبار السيارات على وجه التحديد.

سياسات الإنذار والإصلاح

ويغطي الضمان المعياري الذي يستغرق سنة واحدة عيوب التصنيع، ولكن بعض المصنّعين يقدمون ضمانات موسعة (من سنتين إلى خمس سنوات) بتكلفة إضافية، ويفهمون جهاز الاستشعار الزمني للإصلاح الذي يستغرق ستة أسابيع لإصلاحه، قد يوقف برنامج الاختبار بأكمله، ويوفّر بعض المورّدين وحدات للقرض أثناء الإصلاح، وهو ما قد يكون حاسماً للمشاريع الحساسة من حيث الوقت.

الوثائق والتدريب

وتخفض الأدلة الشاملة للمستعملين، ومذكرات التطبيقات، ودروس الفيديو منحنى التعلم، وإذا كان جهاز الاستشعار معقدا (مثل وحدة بصرية تتطلب إدارة نظافة النوافذ)، فاستفسر عما إذا كان المصنع يقدم التدريب الموقعي أو على الشبكة العالمية، كما أن الوثائق الجيدة تساعد في فرز المشاكل وتساعد على ضمان الاستخدام المتسق بين مختلف التقنيين.

خاتمة

إن اختيار جهاز الاستشعار الصحيح للسرعة للاختبارات الآلية هو قرار متعدد الأبعاد يجب أن يوازن الأداء، والقدرة على التكيف البيئي، وسهولة التكامل، والتكلفة الإجمالية، ومن خلال التقييم المنتظم لكل من العوامل العشرة التي نوقشت - مدى القياس، والدقة، والتسوية، ووقت الاستجابة، والتوافق البيئي، والمنتج، ومتطلبات الطاقة، والميزانية، والتوافق مع المعايير، ودعم الصانعين - يمكن أن تضيق نطاقات قياسية التي يتوافق عليها مع تلك القوائم المرجعية.