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푸리에 측정 시스템
CLAVIS 푸리에 측정 시스템은 광학 센서 헤드를 사용하여 구동 벨트의 장력을 모니터링합니다.
EPAS (Power Assisted Steering) 벨트용, FEAD (Front End Auxiliary Drive) 벨트용 두 가지 형태가 있습니다.
전력 보조 스티어링 (EPAS)
EPS (EPS / EPAS) 또는 MDPS (motor-driven power steering)는 전기 모터를 사용하여 차량 운전자를 지원합니다. 센서는 조향 칼럼의 위치와 토크를 감지하고, 컴퓨터 모듈은 조향 기어 또는 조향 칼럼에 연결된 모터를 통해 보조 토크를 적용합니다. 이를 통해 주행 조건에 따라 다양한 양의 보조를 적용 할 수 있습니다.
CLAVIS는 4 개의 볼륨 제조업체 TRW, Nexteer (Delphi), SKF 및 Hitachi에서 생산 한 모든 EPAS 장치에 벨트 장력을 설정합니다.
프론트 엔드 보조 드라이브 (FEAD)
자동차의 프론트 엔드 보조 드라이브 (FEAD) 또는 액세서리 드라이브 시스템은 교류 발전기, 냉각수 펌프, 파워 스티어링 펌프 또는 A / C 압축기와 같은 보조 장비를 구동하는 데 사용됩니다.
액세서리는 폴리 V 벨트 또는 서펜타인(serpentine) 벨트로 구동되며, 장력은 기계식 또는 유압식 장력 조정 시스템을 사용하여 필요한 하중에 정확하게 조정됩니다. 가이드 풀리는 프론트 엔드 액세서리 주위에 필요한 랩 각도를 만드는 데 사용됩니다.
Poly V- 벨트는 엔진 토크를 전달하는 높은 하중에서 작동하도록 설계되었습니다. 폴리 V 벨트들은 350Nm까지의 엔진 토크를 전달하는 높은 하중에서 구동되도록 설계되어 있습니다.
CLAVIS 벨트 조정 시스템
벨트 구동 EPAS 유닛의 대량 생산은 벨트 장력을 정확하게 설정할 수 있는 능력에 의해서만 가능했습니다. 포장 제약으로 인해 벨트는 벨트 간격이 100mm 미만으로 매우 짧습니다. 초기에 로드 셀이나 토크 측정을 통해 벨트 장력을 설정하려는 방법은 성공하지 못했고, 이로 인해 세계 유수의 EPAS 제조업체들이 벨트 장력 측정 장비를 위해 CLAVIS와 함께 하게 됐습니다.
EPAS 벨트는 독특한 기술적 도전을 제공합니다. CLAVIS 푸리에 측정 시스템은 벨트 스팬의 자연 진동 주파수를 측정합니다. 이 주파수는 벨트의 장력과 직결됩니다. 벨트의 장력이 증가함에 따라 진동 빈도도 증가합니다. 벨트는 가볍게 두드리거나 잡아당기면 진동하게 됩니다. 진동은 보통 보이지 않고 또한 들리지 않습니다.
측정된 주파수와 벨트의 장력 사이의 관계는 벨트 스팬에 대한 교정 시험을 통해 결정해야 합니다. 벨트 장력(T)과 진동수(f)의 관계는 벨트 길이당 질량(m)과 벨트 범위(l)를 아는 것으로부터 계산될 수 있습니다.
- T = Newtons
- f = Hertz
- l = Meters
- m =Kg/meter
CLAVIS 시스템은 게이지를 사용하여 드라이브 벨트의 장력을 모니터링합니다.
게이지 유닛에는 벨트 진동 신호를 복구하는 광학 센서와 강제로 벨트를 진동시키는 해머 어셈블리가 들어 있습니다. 이 장비에는 벨트를 진동시키는데 사용되는 솔레노이드 작동 해머가 포함되어 있습니다.
적외선 광학 센서는 벨트 진동을 제어 캐비닛에 의해 처리되는 전기 신호로 변환하기 위해 사용됩니다.
게이지 유닛은 2m 케이블을 통해 제어 캐비닛에 연결됩니다. PC를 제어 캐비닛에 연결하여 측정을 시작하고 후속 벨트 진동 주파수를 기록할 수 있습니다. 그 결과 벨트 주파수는 LED 디스플레이에 표시됩니다.
광진동 리커버리 시스템
구동 벨트의 장력은 전기 기계식 해머로 벨트를 두드리고 적외선 광학 센서 및 관련 전자 장치를 사용하여 후속 진동을 모니터링함으로써 결정됩니다.
해머는 마이크로프로세서 제어 하에 제어 캐비닛 내에서 생성된 10ms 48V 펄스에 의해 발동되는 게이지 센서 헤드 내의 작은 솔레노이드에 의해 벨트에 밀리게 됩니다.
게이지 센서 헤드는 벨트 진동을 모니터링하는 데 사용되는 포토 다이오드 및 LED를 포함합니다. LED는 약 25mW의 변조된 적외선을 생성하는 20 KHz 사각파로 구동됩니다. 광은 벨트에 의해 반사되고 포토 다이오드에 의해 검출됩니다. 포토 다이오드로부터의 신호는 원치 않는 환경 잡음을 감소시키고 신호 변조를 복구하는 동기 복조라고 알려진 기술에 의해 제어 캐비닛에서 전자적으로 처리됩니다.
벨트가 진동함에 따라, 포토 다이오드로 들어가는 변조된 광의 진폭은 회복된 신호의 후속 변화를 생성합니다. 그 후, 신호는 증폭되고 필터링됩니다. 신호는 슈미트 트리거에 공급되어 구형파를 생성하고, 그 후 마이크로프로세서로 공급됩니다. 마이크로프로세서는 여러 진동 사이클을 관찰함으로써 벨트의 진동 주파수를 결정합니다. 슈미트 트리거 이전에 아날로그 신호는 주파수 스펙트럼을 결정하기 위해 샘플의 푸리에 변환을 계산하기 위해 1.024 kHz의 속도로 샘플링됩니다.
시간 영역 측정 및 주파수 영역 측정.
CLAVIS 시스템은 두 가지 다른 방식으로 벨트 신호를 분석합니다. 시간 영역의 간격 기반 측정과 주파수 영역의 푸리에 기반 측정입니다.
이상적인 벨트는 순수한 사인파 주파수로 진동할 것입니다. 간격 기반 측정은 그러한 벨트의 주파수를 결정하는 데 이상적입니다. 모든 벨트가 이러한 이상적인 방식으로 진동하는 것은 아닙니다. 벨트는 여러 주파수에서 동시에 진동할 수 있으며, 이는 간격 기반 주파수 결정에 문제가 될 수 있습니다.
푸리에 분석은 이 문제를 해결할 수 있으며, 단일 파형을 일련의 단일 주파수 사인파(syncoid)로 분해하여 원 파형을 재구성할 수 있습니다.
푸리에를 사용하면 벨트 신호를 해당 파형의 모든 주파수 성분과 해당 주파수의 상대 진폭을 보여주는 스펙트럼으로 변 환할 수 있습니다. CLAVIS 시스템은 이 프로세스를 실시간으로 수행할 수 있으며 벨트 신호의 스펙트럼을 보여주고 피크 주파수를 식별할 수 있습니다.
양호한 스펙트럼 이미지 여러 주파수에서 진동하는 벨트는 금속 풀리와 반대로 복합 풀리가 있는 EPAS 장치에 특별한 문제로 지적되어 왔습니다. 이러한 다중 사인파의 조합은 벨트 주파수와 장력을 결정하는 간격 기반 분석에 문제가 있는 파형을 초래할 수 있습니다. 게이지를 잘 배치하여 순수한 주파수를 얻을 수 없는 상황에서는 FFT(Fast Fourier Transform)를 사용하여 대체 벨트 장력 설정 기준을 결정할 수 있습니다. 게이지의 위치를 잘 배치하여 순수한 주파수를 얻을 수 없는 상황에서는 FFT를 사용하여 대체 벨트 장력 설정 기준을 결정할 수 있습니다.
양호한 스펙트럼 이미지
여러 주파수에서 진동하는 벨트는 금속 풀리와 반대로 복합 풀리가 있는 EPAS 장치에 특별한 문제로 지적되어 왔습니다. 이러한 다중 사인파의 조합은 벨트 주파수와 장력을 결정하는 간격 기반 분석에 문제가 있는 파형을 초래할 수 있습니다. 게이지를 잘 배치하여 순수한 주파수를 얻을 수 없는 상황에서는 FFT(Fast Fourier Transform)를 사용하여 대체 벨트 장력 설정 기준을 결정할 수 있습니다.
게이지의 위치를 잘 배치하여 순수한 주파수를 얻을 수 없는 상황에서는 FFT를 사용하여 대체 벨트 장력 설정 기준을 결정할 수 있습니다.
EPAS 게이지 유닛
광센서 유닛
센서부는 고출력 적외선 LED 및 스펙트럼 정합 포토 다이오드입니다.
해당 부위는 깨끗하고 기름이 없어야 한다. 유닛이 손상되면 센서 헤드 탑 커버를 제거하여 교체할 수 있습니다. 센서 와이어는 센서 PCB로부터 분리돼야 합니다. 그 후, 유닛이 제거될 수 있습니다.
센서 헤드에 공기 공급 커넥터가 구비되어, 센서 헤드 내부에 벨트 먼지가 모이지 않도록 합니다. 공기는 5 -10 PSI에서 센서로 공급되어야 합니다.
해머 어셈블리
작은 솔레노이드는 해머로 벨트를 타격하는데 사용됩니다.
해머는 두 개의 베어링에 의해지지 되고 작은 스프링을 사용하여 복원됩니다.
푸리에 컨트롤 캐비닛
제어 캐비닛은 시스템 전원 공급 장치, 측정을 제어하기 위한 PC/PLC와의 인터페이스, 게이지 유닛을 작동시키고 벨트 진동 신호를 복구하고 결과 측정을 다양한 디스플레이 및 표시기에 표시합니다.
주파수 LED 디스플레이 - 7-세그멘트 LED 디스플레이에 주파수 측정을 표시합니다.
LCD 화면표시 - 범위 출력 또는 FFT 출력 중 하나를 표시합니다.
주파수 및 시간 영역에서 진동 신호를 표시합니다.
품질 요인 막대 그래프 화면표시
벨트 'Tight-O.K.-Slack' 지표
USB 포트 - LCD 디스플레이에서 뷰 이미지를 저장하는 데 사용됩니다.
스위칭 모드(universal input voltage) 5V PSU - 아날로그 회로를 위한 5V를 제어 캐비닛 및 게이지 유닛에 제공.
스위칭 모드(universal input voltage) 48V PSU-해머 전원 PCB는 게이지 유닛에 솔레노이드 유닛에 48V를 제공.
RS232 직렬 접속(PL7)과 이더넷 TCP 클라이언트 접속(PL8)은 PC/PLC에 대한 제어 및 결과 보고에 이용됩니다.
이제 어떻게 해야 할까요?
세경하이테크는 CLAVIS 공식 한국 대리점입니다. 20년 이상 축적된 측정기 컨실팅을 통해 원하는 솔루션을 제공해드립니다. 자세한 기술 상담 및 가격 정보를 원하신다면 하단 링크로 연락 주세요.
