sensori di velocità

Rubrica: Telemetria (sensori di velocità)
Titolo o argomento: Esempi di utilizzo dei sensori di velocità

Come promesso nel precedente articolo della rubrica “Telemetria” vi mostriamo tre particolari casi in cui i sensori di velocità delle ruote risultano essere fondamentali per l’ottimale messa a punto di un veicolo da corsa.

Caso 1

Nella prima schermata vediamo la velocità delle ruote posteriori di una vettura di formula dotata di controllo di trazione. Il tratto di grafico si riferisce all’ingresso, la percorrenza e l’uscita da un curvone che va preso in accelerazione piena sin dall’inizio. Questo vuol dire che nel passaggio tra il rettilineo ed il curvone non si alza (o non si dovrebbe) il piede dal gas. Ecco cosa succede:

In ingresso curva la velocità delle ruote posteriori è di circa 184km/h (considerate che un leggero pattinamento c’è sempre).
All’altezza del centro curva la velocità delle stesse ruote è cresciuta ma non eccessivamente. Siamo a circa 194 km/h.
In uscita di curva la velocità si aggira intorno ai 214 km/h.
Poco dopo vediamo uno scalino nel grafico. Quello scalino poco sopra i 220 km/h sta ad indicare che è intervenuto il controllo di trazione. Un intervento leggero dovuto ad un pattinamento poco oltre il limite consentito dall’elettronica.

Caso 2

Nella seconda schermata vediamo un confronto tra la curva ed il setup appena descritti (in BLU) e la stessa curva con lo stesso veicolo ed il set variato solo nell’angolo dell’ala posteriore (in ROSSO). E’ stato ridotto il carico aerodinamico solo al posteriore (si ha quindi una minore incidenza dell’ala posteriore e una minore deportanza). Vediamo cosa succede con meno carico al posteriore nelle tre fasi precedentemente descritte:

In ingresso curva la velocità è leggermente superiore. Si tratta di appena 3 km/h in più.
All’altezza del centro curva le differenze sono già notevoli: 206 km/h contro i precedenti 194 km/h.
Infine in uscita di curva le velocità ritornano ad essere pressapoco le medesime.

Analizzando solo la fase del centro curva è importante sapere se il pilota ha avvertito una sgradevole sensazione di perdita di aderenza, oppure se ha sentito scorrere meglio la vettura lungo la curva. I dati forniti dagli accelerometri presenti a bordo (vedi i precedenti articolo di “Telemetria”) saranno anch’essi molto importanti per avere ulteriori confeme. Tuttavia andrà valutato il comportamento della vettura anche nella percorrenza del resto del tracciato.

Caso 3

Nella terza schermata è possibile osservare il raffronto con un assetto molto scarico al posteriore. Un assetto volutamente sbagliato per far osservare come in assenza di carico sulle ruote posteriori, intervenga in modo più drastico il controllo di trazione. Il pilota affonderà comunque il gas (ma non è detto) e si affiderà all’elettronica. I tagli di potenza saranno incisivi e come vediamo dalla curva IN VERDE, il pilota perderà moltissimo tempo nonostante il gas sia tutto affondato. Questo dimostra come non è detto che un assetto più scarico offra la possibilità di girare più forte.

All’ingresso curva la vettura si inserisce a velocità più elevata. L’assenza di carico al posteriore inizia a far pattinare eccessivamente le ruote. Il controllo di trazione rileva l’errore e taglia l’alimentazione.
Durante il centro curva la velocità (con l’assetto eccessivamente scarico al posteriore) sarà di ben 10 km/h più bassa. Contrariamente a quanto si tende a pensare.
Uscita di curva: ormai il controllo di trazione è già in funzione e non sta smettendo di tagliare l’alimentazione in quanto come il mezzo riprende velocità, scivola nuovamente.

Da questo articolo risale come sia importante la presenza dei sensori di velocità delle ruote su un mezzo da corsa agonistico e come sia importante che questi sensori dialoghino con la telemetria e con il controllo di trazione.

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Ringrazio vivamente:
Il mio caro amico “Giorgio” per la gentile concessione della sua telemetria.
La PI research per i preziosi dati concessi.
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Rubrica: Telemetria
Titolo o argomento: Sensori di velocità

ABS

Sulle nostre strade ormai quasi tutti i mezzi ne sono dotati, certo non per comunicare con una telemetria, bensì semplicemente per indicare alla centralina dell’ABS (quindi in frenata) se la velocità delle ruote si è ridotta o se si sono letteralmente bloccate favorendo l’innesco di pericolose sbandate. Ovviamente in caso di bloccaggio della ruota, il sensore velocità indica alla centralina che il pneumatico non sta ruotando e l’ABS interviene creando il famoso effetto di pompaggio (avvertibile anche sul pedale del freno) che impedisce alle ruote di bloccarsi aumentando decisamente la resa della frenata di un veicolo.

Controlli di Trazione

In altri casi i sensori di velocità si adottano per comunicare alle centraline dei controlli di trazione la differenza di velocità ad esempio tra le ruote anteriori e quelle posteriori o viceversa. Quando il valore di questa differenza risulta eccessivo, ovviamente uno dei due assi dell’automobile sta pattinando e la centralina del motore (che comunica con quella del controllo di trazione) interviene sull’alimentazione tagliando l’iniezione. Si tratta ovviamente dell’asse anteriore in caso di trazione anteriore come nella maggior parte delle utilitarie, oppure dell’asse posteriore nel caso delle più sportive.

Controlli di Stabilità

Infine nel caso dei controlli di stabilità, i sensori della velocità delle ruote, vengono adottati per rilevare la velocità di ogni singola ruota e far frenare in modo indipendente ognuna delle quattro ruote (comunicando opportunamente con l’impianto frenante) in modo tale da ripristinare una sorta di equilibrio in caso di macroscopici errori da parte dei meno esperti. Oppure nel caso in cui si viaggi su fondi particolarmente scivolosi come neve, ghiaccio, fango o foglie. Non assicurano la salvezza totale da errori ma aiutano non poco specie quando si è meno esperti.

Nel caso delle corse un sensore velocità ruota montato su ognuna delle quattro ruote ha una molteplicità di scopi che non sono altro che un mix di quelli sopra elencati. I dati relativi alla velocità di ogni ruota vengono riportati dalla telemetria su un apposito grafico grazie al quale è possibile confrontare tutti gli altri valori rilevati dalla telemetria stessa con la velocità che avevano le ruote in quel dato istante.

Un esempio nelle corse

Giusto per fare un esempio immaginate un curvone veloce da 250 km/h e immaginate che il pilota comunichi via radio che la sua vettura (di formula) in quel frangente sta accusando uno sgradevole sovrasterzo. Possiamo a questo punto effettuare delle verifiche per mezzo della telemetria. Nel caso in cui le ruote posteriori risultino eccessivamente veloci rispetto alle anteriori, ci troviamo nel bel pieno di un pattinamento molto probabilmente imputabile ad uno scarso carico aerodinamico sull’ala posteriore. Questo implica l’assenza di spinta a terra ed il conseguente pattinamento che innescherà un sovrasterzo con conseguenze poco piacevoli. Al contrario se la velocità delle ruote posteriori risulta rientrare nella norma, il sovrasterzo accusato potrebbe dipendere da un’errata taratura delle sospensioni in compressione ad esempio. Gli esempi fattibili sono realmente tanti e li analizzeremo in seguito sulle apposite rubriche che stiamo preparando in tema di: setup, dinamica del veicolo, prove pratiche di telemetria simulata.

Come funziona

Il sensore che vedete nella figura qui in alto non fa altro che leggere i denti di una ruota fonica. Che cos’è una ruota fonica? Ecco la definizione tratta da Wikipedia:

“Il principio della ruota fonica induttiva si basa sulla legge di Faraday dell’induzione: l’allontanarsi ed avvicinarsi delle prominenze (costruite in materiale ferromagnetico) causa una variazione del campo magnetico in prossimità del sensore detto “PICK-UP” (costituito da una spira collegata al terminale di rilevamento velocità) a cui segue una corrente indotta alternata (ad impulsi di tipo sinusoidale) che viene letta dal terminale (ad ogni impulso corrisponde una prominenza o “dente”).

La ruota fonica ottica (encoder) è invece costituita da un laser e da un sensore di ritorno che rileva il raggio laser riflesso: il materiale opaco assorbe completamente il laser mentre quello riflettente lo restituisce come riflesso, ad ogni passaggio da opaco a riflettente corrisponde un segnale che viene inviato al terminale.

La ruota fonica capacitiva, infine, molto usata per le rotelle di regolazione volume di nuova generazione (cioè quelle che possono girare all’infinito, senza fine corsa), è costituita da una ruota con dei piccoli denti a cui è collegata una linea elettrica. Il sensore “pick-up” è questa volta un semplice polo di contatto, che viene toccato dai denti in fase di rotazione. Ogni dente corrisponde ad una chiusura istantanea di circuito, con conseguente impulso elettrico, seguita immediatamente dalla riapertura del contatto. La frequenza con cui il circuito si apre e chiude (cioè il numero di impulsi nell’unità di tempo), viene letta dal terminale che calcola quindi la velocità in base al numero di impulsi in rapporto al numero di denti.

I terminali (generelmente elettronici) calcolano in base al numero di “denti” della ruota (magnetica-induttiva) o al numero di segmenti opachi e riflettenti (ruota ottica) la velocità angolare di rotazione della ruota e del perno ad essa vincolato.”

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Applicazione dei sensori di velocità nella telemetria

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