Os três elementos básicos para análise de dados são precisão, exatidão e resolução. Este último é definido como, para um mesmo valor analógico, mais informações podem ser capturadas. Os valores analógicos geralmente são posição e tempo. A resolução é um elemento digital da análise de dados. A Figura 1 ilustra gráficos que demonstram os efeitos devidos à seleção de frequência.

Como pode ser visto, o efeito de uma frequência de registro reduzida permite detectar alguns pontos que uma frequência mais alta não consegue. Na verdade, há benefícios em aumentar e diminuir a frequência de amostragem. Porém, o ponto principal é entender que os sistemas de aquisição de dados possuem uma memória fixa e limitada. Conseqüentemente, não é possível registrar todos os canais com uma frequência de registro alta. Portanto, a natureza dos fenômenos deve ser compreendida para registrá-los adequadamente. Por exemplo, não há razão para registrar a temperatura do líquido refrigerante com uma alta frequência de registro. O mesmo não pode ser dito sobre a velocidade do acelerador.

Sensores

O kit de ferramentas básico do sistema de aquisição de dados é composto por seis sensores. Estes são a velocidade, o ângulo de direção, a posição do acelerador, RPM, os sensores de aceleração lateral e longitudinal. O tempo e a distância são medidos pelo farol (Figura 2 – Lado direito).

Consistência da distância da volta

 

O tempo é zerado toda vez que um carro passa pelo farol. A distância é obtida pela divisão da velocidade pelo tempo. Porém, a velocidade do carro não é a velocidade percorrida, pois em uma volta ocorrem ângulos de escorregamento, giros das rodas e travamentos. Assim, se for utilizada apenas a velocidade do carro para contabilizar a distância da volta, esta será diferente a cada volta. Uma abordagem interessante para avaliar se ocorreram muitos travamentos ou giros nas rodas é a consistência da distância da volta.

Circuitos ovais

Este é um parâmetro importante, especialmente em pistas de corrida ovais. Nesse caso, a consistência do tempo de volta é uma espécie de índice que indica a qualidade da linha de corrida realizada pelo piloto. O objetivo é correr em uma distância mínima de volta com o mínimo de subviragem. Esta é a regra para ser rápido em ovais, já que a subviragem requer mais ângulo de direção. Conseqüentemente, o pneu esfrega a superfície, absorvendo a potência do motor e reduzindo a velocidade do carro. Um bom carro e um bom piloto são aqueles capazes de rodar o mais rápido possível com um mínimo de subviragem e na linha interna. Por exemplo, quando é melhorado o downforce do carro, são reduzidos os ângulos de deslizamento, assim o carro pode andar mais rápido nas curvas. No entanto, esta força descendente tem o custo de mais arrasto, reduzindo assim a velocidade do carro. O carro está mais baixo nas retas. Conseqüentemente, em pistas ovais, o carro deve ser capaz de circular horizontalmente nas curvas. Então, isso deve vir com o mínimo de subviragem que o motorista possa suportar. O último ponto é refinar os motoristas e não a distância. Portanto, o tempo é obtido pelo farol e a distância é calculada. O farol pode ser um por equipe ou o farol temporal é o mesmo para todas as equipes. Neste caso cada um tem um transponder, portanto um farol único para muitos deles.

Resolução

Um tópico importante relacionado ao kit de ferramentas do sensor é sobre o modelo de veículo adotado. Para isso, é vital a compreensão do que é entrada e saída. Por exemplo, os sinais de aceleração e direção são entradas, enquanto RPM, velocidade, Gy e Gx são saídas. A resolução geralmente tem no máximo milhares de dados por segundo. A resolução típica dos sensores está resumida na Tabela 1.

Data	Resolution	Full Scale	%
Speed	0.10	100 m/s	0.001
Gx	0.01	+/- 5G	0.001
Gy	0.01	+/- 5G	0.001
Throttle	0.10	100%	0.001
RPM	30	15,000	0.002
Steering	0.10	+/- 360°	0.002

TABELA 1

Para o caso da velocidade, a resolução deverá permitir registar 0,10 m/s, pelo que a percentagem (resolução/frequência) 0,001 é o valor habitual. Um carro de corrida típico é capaz de desenvolver acelerações em torno de +/- 5G, portanto as acelerações lateral e longitudinal (Gy e Gx, respectivamente) têm resolução de 0,01 G. Esses são parâmetros muito importantes para o comportamento do veículo. Portanto, deve ser capaz de detectar variações muito pequenas. Diferentes resoluções são vistas para aceleração, RPM e direção, uma vez que esses parâmetros têm naturezas diferentes. Estes não requerem uma resolução muito alta. Estes são os parâmetros básicos. Os mais avançados estão listados na Figura £. Isso requer kits de ferramentas mais caros.

Por exemplo, as cargas do amortecedor são medidas por extensômetros na fixação superior do amortecedor. As cargas da barra estabilizadora são medidas por extensômetros no tubo. Isso permite detectar torções no tubo. O torque da coluna de direção é medido por um extensômetro na coluna de direção. A pressão do freio é medida por sensores de pressão no circuito. A altura do passeio pode ser medida por lasers nos cantos do carro. O G vertical é capturado por acelerômetros. Os sensores de velocidade são profundamente compreendidos no campo automotivo. A melhor solução normalmente é ter 4 sensores para monitorar cada um durante a frenagem, tração e curvas. Os múltiplos verticais e Gy são medidos por acelerômetros na massa suspensa, um na frente e outro na traseira do carro.

A Figura 4 ilustra uma lista adicional de sensores utilizados para o motor e o sistema. A maioria deles é comum em carros de estrada, exceto a temperatura do escapamento e o torque do cárter. Eles são usados de acordo com o nível de tecnologia da série de corrida. O mesmo pode ser assumido para a lista da Figura 5.

Nem todas as séries de corridas têm este nível de análise de dados.

Configurações

Os sensores devem ser bem montados, mas isso depende das características dos sensores e da natureza do sinal medido.

Configuração do sensor de velocidade

Por exemplo, o sensor de velocidade da roda é normalmente montado na roda dianteira externa. O motivo é o menor efeito de deslizamento e travamento a que esta roda é submetida. Geralmente existem alguns critérios para definir onde instalar este sensor. Primeiro, verifique se a orientação da pista de corrida é no sentido horário ou anti-horário. Em seguida, verifique no banco de dados as chances de travamento do freio nas curvas. Isto pode ser verificado pela consistência da distância da volta.

Configuração de acelerômetros

Outro sensor importante que deve ser instalado com cuidado são os acelerômetros Gy e Gx. Normalmente, para carros de corrida, ele é montado próximo ao CoG, a cerca de 30 mm de distância dele. Além disso, estes sensores devem ser instalados numa posição completamente plana.

Configuração do sensor de direção

No caso do sensor de direção, existem duas abordagens comuns. Pode ser montado na coluna de direção ou na caixa de direção. A diferença é que o sensor na coluna de direção está focado para medir a entrada do motorista. No caso do sensor montado na caixa de direção, o objetivo é monitorar a direção do volante. A diferença entre esses dois sinais é a folga e a folga da direção.

Configuração do sensor do acelerador

Este princípio do sensor de direção também se aplica ao sensor do acelerador. Normalmente existem dois sensores, um no pedal do acelerador e outro no corpo do acelerador (TBI). O sinal do pedal do acelerador é normalmente preferido, pois mede diretamente o quanto o motorista está pisando no pedal do acelerador. Porém, o sinal do pedal do acelerador não significa que o valor do acelerador esteja abrindo na mesma proporção.

Referências

• Este artigo foi escrito com base nas notas de aula escritas durante as palestras de Dinâmica Aplicada de Veículos ministradas na Dallara Accademy;
• Segers. J. Analisys Tequiniques for Racecar Data Acquisition, 1° Edição. Warrendale, PA. SAE International. 2008