ITMO20010110A1 - Procedimento per la calibrazione di un sensore per la misura dell'angolo di inclinazione di una ruota di un autoveicolo - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

annessa a domanda di brevetto per INVENZIONE INDUSTRIALE avente per titolo: PROCEDIMENTO PER LA CALIBRAZIONE DI UN SENSORE PER LA MISURA DELL’ANGOLO DI INCLINAZIONE DI UNA RUOTA DI UN AUTOVEICOLO.

Forma oggetto del presente trovato un procedimento per la calibrazione di un sensore per la misura dell’angolo di inclinazione di una ruota di un autoveicolo.

Esso è del tipo comprendente un sistema (trasduttore) che converte il valore di uno spostamento angolare in un valore di una grandezza diversa, costituito nella fattispecie in un segnale elettrico, che rappresenta l’indicazione della grandezza misurata.

E’ problema comune a tutti i trasduttori quello della “linearizzazione” dei valori della grandezza in uscita rispetto a quelli corrispondenti della grandezza da misurare in funzione del grado di accuratezza richiesto per la misura. Si tratta, in termini più generali, di risolvere il problema di determinare in modo pratico e porre in atto operativamente una correlazione tra la grandezza d’ingresso (angolo da misurare) e la grandezza in uscita che rappresenti con l’approssimazione voluta la relazione “vera” (mai rigorosamente lineare) esistente tra le due in un certo campo di definizione che coincide col campo di utilizzo del sensore.

Le tecniche usuali prevedono per lo più sistemi di calibrazione che si basano normalmente sull’acquisizione di poche coppie di valori rilevati (di solito due o tre) coi quali viene costruita la correlazione tra la grandezza di ingresso e la grandezza d’uscita costituita, in termini geometrici, dalla curva individuata da tali coppie. Ciò è causa di errori di linearità che tenderanno probabilisticamente ad accentuarsi per misure che danno coppie di valori via via più distanti dalle coppie di valori rilevati usati per la costruzione della correlazione (curva).

D’altra parte l’utilizzazione di un elevato numero di coppie di valori rilevati per costruire la correlazione (curva) porta a considerevoli complicazioni di calcolo e non garantisce un miglioramento dell’approssimazione.

Scopo del presente trovato è quello di ovviare agli inconvenienti e alle limitazioni della tecnica nota.

Questo scopo ed altri ancora vengono tutti raggiunti dal trovato in oggetto così come esso risulta caratterizzato dalle rivendicazioni sotto riportate.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi del presente ritrovato meglio appariranno dalla descrizione dettagliata che segue di una forma preferita, ma non esclusiva, di realizzazione del trovato medesimo, illustrata a titolo puramente esemplificativo, ma non limitativo, nelle allegate figure in cui:

la figura 1 mostra uno schema di un’apparecchiatura per l’attuazione del trovato.

Il procedimento secondo il trovato per la calibrazione di un sensore per la misura dell’angolo di inclinazione di una ruota di un autoveicolo è del tipo comprendente un sistema (trasduttore) che converte il valore di uno spostamento angolare in un valore di una grandezza diversa, costituito nella fattispecie in un segnale elettrico, che rappresenta l’indicazione della grandezza misurata, e comprende le seguenti fasi:

- l’effettuazione di una pluralità di rilevazioni in corrispondenza di una pluralità di valori noti di spostamenti angolari x . tra loro diversi ;

- l’acquisizione e la memorizzazione della pluralità delle coppie ordinate (xy , f j ) o nodi, dove x } . = valore noto dello spostamento angolare e f y = valore corrispondente della grandezza ottenuta dalla rilevazione;

- la determinazione di una pluralità di polinomi interpolatori di grado piccolo e comunque inferiore al numero esprimente la detta pluralità di coppie ordinate di valori rilevati (x . , f ), o nodi, ciascuno dei quali è soddisfatto da un numero determinato di dette coppie ordinate di valori rilevati (x y , f . ), o nodi, tra loro contigui.

La determinazione del valore x di un generico spostamento angolare non coincidente con nessuno dei valori noti degli spostamenti angolari x . viene eseguita attraverso almeno una interpolazione polinomiale attuata per mezzo di almeno uno dei detti polinomi interpolatori scelto in modo che il valore f effettivamente rilevato dal sensore in corrispondenza del valore x dello spostamento angolare (da misurare) sia compreso all’ interno del campo individuato dai valori f } appartenenti alle coppie tra loro contigue di valori rilevati (x;. , f j ) utilizzate per determinare il detto polinomio interpolatore.

In particolare i detti polinomi interpolatori sono di grado non superiore a quattro.

In questa prospettiva appare particolarmente indicato l’utilizzo di una interpolazione mediante spline cubica che usa polinomi locali di terzo grado e presenta il notevole vantaggio di produrre una formula di interpolazione globale che ha ottime caratteristiche di continuità e derivabilità all’intemo degli intervalli locali e nei nodi. Questa caratteristica è particolarmente apprezzabile nella “linearizzazione” di sensori dal momento che corrisponde in pratica ad avere l’uscita della formula di linearizzazione priva di punti angolosi e “salti” sia all’interno degli intervalli che nei nodi.

Il procedimento è attuato mediante un’apparecchiatura inglobata fisicamente su un unico corpo che comprende:

- almeno un sensore 1, 2 atto a convertire il valore di uno spostamento angolare in un segnale elettrico, che rappresenta l’indicazione della grandezza misurata x,

- almeno una memoria 6 atta a memorizzare la pluralità delle dette coppie ordinate di valori rilevati (x , f . ),

- un’unità di calcolo microprogrammata (microprocessore) 9

Completano l’apparecchiatura gli amplificatori di guadagno 3 e 4 per l’amplificazione dei segnali emessi dai sensori 1 e 2 e un converititore analogico/digitale 5 la cui uscita Dout va all’unità di calcolo (microprocessore) 9.

Nell’esempio di realizzazione illustrato è inserito anche un sensore di temperatura 7, munito del relativo condizionatore di segnale 8 che ha la specifica funzione di consentire la correzione degli errori dipendenti dalla temperatura di esercizio dai quali sono frequentemente affetti i sensori di inclinazione.

La presenza del sensore di temperatura consente di realizzare il procedimento tenendo conto dell’influenza della temperatura.

In pratica si tratta di effettuare una operazione di calibrazione acquisendo i valori di uscita del sensore in più punti noti e a diversi valori di temperatura. In questo modi si costruisce una matrice mxn che lega valore d’uscita del sensore e posizione angolare alla temperatura alla quale è stata eseguita la rilevazione.

Si procede quindi con metodo analogo a quello descritto in precedenza impiegando polinomi interpolatori “locali”. In generale si procede individuando una sottomatrice pxq della matrice principale e quindi si effettuano interpolazioni unidimensionali di ordine q-1 nella direzione per esempio delle righe e infine una interpolazione unnidimensionale d’ordine p-1 nelle direzione delle colonne.

In particolare può essere attuate una interpolazione mediante “spline” cubica. Ovviamente al trovato potranno essere apportate numerose modifiche di natura pratico-applicativa dei dettagli costruttivi senza che per altro si esca dall'ambito di protezione dell'idea inventiva come sotto rivendicata.

Claims (6)

1. RIVENDICAZIONI 1. Procedimento per la calibrazione di un sensore per la misura dell’angolo di inclinazione di una ruota di un autoveicolo del tipo comprendente un sistema (trasduttore) che converte il valore di uno spostamento angolare in un valore di una grandezza diversa, costituito nella fattispecie in un segnale elettrico, che rappresenta l’indicazione della grandezza misurata, caratterizzato per il fatto che comprende: - l’effettuazione di una pluralità di rilevazioni in corrispondenza di una pluralità di valori noti di spostamenti angolari Xj tra loro diversi ; - l’acquisizione e la memorizzazione della pluralità delle coppie ordinate (x; , f j ) o nodi, dove xy = valore noto dello spostamento angolare e f . = valore corrispondente della grandezza ottenuta dalla rilevazione; - la determinazione di una pluralità di polinomi interpolatori di grado piccolo e comunque inferiore al numero esprimente la detta pluralità di coppie ordinate di valori rilevati (χ^ , fy ), o nodi, ciascuno dei quali è soddisfatto da un numero determinato di dette coppie ordinate di valori rilevati (x j , ϊ j ) tra loro contigui; essendo previsto che la determinazione del valore di un generico spostamento angolare non coincidente con nessuno dei valori noti degli spostamenti angolari x j venga eseguita attraverso almeno una interpolazione polinomiale attuata per mezzo di almeno uno dei detti polinomi interpolatori scelto in modo che il valore f effettivamente rilevato dal sensore in corrispondenza del valore x dello spostamento angolare (da misurare) sia compreso all’interno del campo individuato dai valori f appartenenti alle coppie tra loro contigue di valori rilevati (x j , f y ) utilizzate per determinare il detto almeno un polinomio interpolatore.
2. 2. Metodo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato per il fatto che i detti polinomi interpolatori sono di grado non superiore a quattro.
3. 3. Metodo secondo la rivendicazione 2, caratterizzato per il fatto che utilizza una interpolazione mediante spline cubica.
4. 4. Metodo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato per il fatto che prevede che Γ effettuazione di una pluralità di rilevazioni in corrispondenza di una pluralità di valori noti di spostamenti angolari x . tra loro diversi e l’acquisizione e la memorizzazione della pluralità delle coppie ordinate (x j , f j ) o nodi, dove x; = valore noto dello spostamento angolare e f . = valore corrispondente della grandezza ottenuta dalla rilevazione vengano effettuate con la contemporanea acquisizione e memorizzazione dei valori di temperatura rilevati al momento dell’effettuazione delle dette rilevazioni; essendo prevista la costruzione di una matrice mxn che lega le coppie valore d’uscita del sensore - posizione angolare alla temperatura alla quale è stata eseguita la rilevazione da utilizzare in un 'interpolazione impiegante polinomi interpolatori locali”.
5. 5. Apparecchiatura atta a consentire l’attuazione del procedimento secondo la rivendicazione 1, caratterizzato per il fatto che comprende un sensore che converte il valore di uno spostamento angolare in un segnale elettrico, che rappresenta l’indicazione della grandezza misurata, una memoria atta a memorizzare una pluralità delle dette coppie ordinate di valori rilevati (xy , fj ), un’unità di calcolo microprogrammata per l’esecuzione dell’ interpolazione .
6. 6. Procedimento per la calibrazione di un sensore per la misura dell’angolo di inclinazione di una ruota di un autoveicolo secondo le rivendicazioni precedenti e secondo quanto descritto ed illustrato con riferimento alle figure dei disegni allegati e per gli scopi sopra citati.