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Hardware-in-the-loop teste a realidade no ambiente virtual

 

Hardware-in-the-loop: realize testes de alta criticidade, risco e complexidade com sinais vindos do mundo real na segurança do mundo virtual e utilize ferramentas como o NI VeriStand e o myRIO para facilitar ainda mais o seu desenvolvimento

Visão Geral

Seria possível, hoje, prevermos fenômenos antes mesmo deles acontecerem? Perguntas como essa já apareceram inúmeras vezes na história da humanidade, em diferentes épocas e cenários, e sua resposta sempre foi colocada como algo místico, religioso até mesmo como adivinhação. Porém hoje não precisamos nos apegar a tais misticismo. Devido aos avanços tecnológicos e científico a resposta está tomando outras proporções, com respostas baseadas em estudos e no método científico que corroboram suas teses e tem, cada vez mais, trazido previsões confiáveis para seus campos de estudo.

Atualmente devido a necessidade cada vez maior de previsões de fenômenos confiáveis, sejam eles físicos ou virtuais, surge nas indústrias, academias e empresas uma área de suma importância para o desenvolvimento de cada projeto: a área de teste e simulação, essa área está cada vez mais presente em grandes centros de tecnologia e, no processo atual de desenvolvimento, é parte vital na finalização de um projeto.

Tal área se baseia em colocar o produto em prova em todas as suas áreas de atuação no seu limite, e isso demanda gastos e tempo que na maioria das vezes são demasiadamente grandes, gerando, assim, custos muitos altos, porém necessários para garantir a entrega de um produto confiável.

Posto esse cenário viu-se a necessidade de otimizar esse processo e para isso seria preciso desenvolver aquilo que desafiaria a história da tecnologia e mostrar-se capaz de prever os fenomenos criticos sem que eles acontecessem ainda, automatizando as próprias respostas empíricas.

Para a criação desse sistema que desempenhe essa função, esse teria que atender as necessidades básicas dos testes do produtos e otimizar as seguintes áreas: os custos, a duração, segurança, viabilidade e, por fim, e talvez, o mais importante a confiabilidade.

Assim foi desenvolvido a tecnologia “Hardware in the loop” que, por meios de modelagens matemáticas, consegue simular inúmeros cenários que o determinado produto esteja sujeito, de maneira que, a complexidade dos sistemas em estudo são levadas em conta de forma devida. De maneira geral, essas modelagens matemáticas, também chamadas de plantas, interage com o sistema (embarcado) a ser estudado.

Redução de custos para um sistema real, que já estará relativamente dimensionado, de acordo com os testes já feitos, tendo apenas ajustes para adaptações às interações reais a serem feitos.

Redução de prazos pela crescente eficiência computacional. Maior possibilidade de conseguir atingir as expectativas de inovação e atualização constante

Processo em V, onde ao invés de a idealização do projeto partir para a realização do projeto, a idealização passa por uma série de processos que visam o aperfeiçoamento por meio das simulações, até que haja um modelo passível de ser colocado em prática de forma física.

Seguindo os seguintes processos: definição de pré-requisitos, modelagem e simulação desktop, prototipagem de controle rápido, a geração do código, a simulação em loop do software, a simulação em loop do processador, hardware in the loop

Em suma, Hardware-in-the-loop, é uma técnica de testes em tempo real, onde os sinais do Device Under Test – DUT, são conectados a uma série de instrumentos de medição que simulam a realidade, forçando o DUT se comportar da mesma maneira que faria numa situação real. Por exemplo, imagine uma unidade eletrônica controladora (ECU na sigla em inglês), o cérebro de um carro, motocicleta ou aeronave. Tal dispositivo é do tipo “Stand-Alone”, ou seja, deve ter o “poder” de funcionar sozinho, sem a necessidade de um computador. Agora pense em como seria o processo de teste de uma ECU, sua empresa acabou de desenvolver um novo modelo que precisa urgentemente ser validado. O que provavelmente vem a mente é um procedimento estritamente simples: coloque-a em contato direto com o motor e todos os demais periféricos de um carro. Agora pese os riscos financeiros e de equipamentos em geral que pode decorrer de uma falha grave em sua ECU, temos então a opção do Hardware-in-the-loop, um instrumento que simula o comportamento do motor e seus periféricos e conversa diretamente com a ECU sem os riscos envolvidos devido ao seu ambiente virtualizado.

Aplicações do mundo real

Banco de teste de Turbo-Bombas de Foguetes com PXIe & VeriStand

Turbo-bombas(TPU) são responsáveis por fornecer propelentes a câmara de empuxo de motores foguetes. O desafio dessa aplicação era: projetar e desenvolver um sistema de teste para os TPU do motor foguete L75 desenvolvido pelo Instituto de Aeronáutica e Espaço. A solução encontrada pelos pesquisadores  foi de unir dois tipos de tecnologia: o hardware modular PXIe e o software para simulação hardware-in-the-loop o VeriStand, que permitiu a rápida prototipagem e alto nível de personalização do banco de teste, permitindo a criação de estímulos e perfis de teste para cada corpo de prova

Confira o estudo de caso completo no site da National Instruments no link: http://sine.ni.com/cs/app/doc/p/id/cs-17651

Principais ferramentas

O mercado para o desenvolvimento de sistemas de simulação HIL ainda é passível de muita exploração por parte dos desenvolvedores que já está em atuação e aqueles que ainda pretendem entrar no mercado de trabalho. Focando naqueles que ainda estão em formação o myRIO (Saiba mais sobre em: myRIO – O Poder da industria na mão dos estudantes) em combinação com o LabVIEW FPGA (Saiba mais sobre em:  ) pode ser a ferramenta mais adequada para a rápida aprendizagem com o contexto extremamente próximo da realidade.

 

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