AO_460

Sensori 84 | MARZO 2025 AUTOMAZIONE OGGI 460 AUTOMAZIONE OGGI N° Modalità Frequenza (Hertz) DirezioneX Direzione Y Direzione Z 1 3546,60 0,19095 2,67E-05 0,003805 2 3550,40 0,0036033 3,34E-05 0,19221 3 3895,80 1,09E-05 0,043253 3,70E-05 4 5486,10 0,00030529 3,70E-07 5,50E-05 5 5509,80 9,22E-05 3,56E-06 0,00033943 6 7183,10 0,019295 6,04E-07 0,022231 7 7247,70 0,058405 0,00011845 0,11528 8 7299,80 0,084243 3,27E-07 0,034089 9 7936,30 0,064918 1,70E-05 0,02292 10 7950,10 0,03031 3,29E-06 0,06365 11 10344 2,07E-05 4,03E-05 1,42E-05 12 10423 9,02E-06 0,00037979 1,69E-05 13 10973 3,00E-06 6,27E-06 3,14E-06 14 11033 1,66E-08 0,0014244 1,89E-07 Tab. 3 - Risultati di simulazione di analisi modale Fig. 9 - Risposta in frequenza del sensore Voyager4 dal PCB del sensore situato alla base, si pre- vede che questa piccola risonanza non in- fluisca sulle prestazioni del Mems ADXL382. Anche la modalità 7 è evidenziata nella ta- bella 3. Si verifica a circa 7,25 kHz sull’asse Z (verticale). La figura 8 mostra alcuni effetti apprezzabili sulla parete verticale dell’invo- lucro. Tuttavia, la base non è particolarmente influenzata dalla modalità 7. Questa simulazione modale mostra che non ci sono modi che abbiano un effetto apprezzabile sul PCB del sensore ADXL382 situato alla base dell’involucro e che la lar- ghezza di banda di interesse a 3 dB e 8 kHz non dovrebbe avere risonanze meccaniche significative. Per convalidare i risultati della simulazione, il sensore Voyager4 è stato po- sizionato su un vibratore modale, con una vibrazione in ingresso a picchi costanti di 0,25 g e un intervallo di frequenza da 0 kHz a 8 kHz. La risposta in frequenza dei sensori Voyager4 arriva sino a 8 kHz entro ±1,5 dB, come mostra la figura 9. Conclusione I microcontrollori con acceleratori hardware AI incorporati aprono la strada a un migliore processo decisionale e a una maggiore du- rata della batteria per i nodi sensore wireless. Utilizzando l’AI all’edge, la durata della batte- ria può essere aumentata di almeno il 50%. L’analisi modale per gli alloggiamenti dei sensori di vibrazione accelera il loro ciclo di sviluppo e garantisce una buona qualità dei dati sulla vibrazione acquisiti dalle risorse monitorate. Analog Devices - www.analog.com zione (o forma modale) in ogni punto è di- versa. Ad esempio, una frequenza di 18 kHz può influenzare la parte superiore dell’invo- lucro più di quella inferiore. Simulazione modale e test di laboratorio di Voyager4 Il gruppo sensore Voyager4 è stato simulato utilizzando una lega di alluminio 3003 per la parte inferiore e centrale dell’involucro e ABS-PC per il coperchio. I risultati della simulazione dell’analisi mo- dale sono riportati nella tabella 3, con un totale di 14 risultati di modo catturati nella frequenza di interesse. Le MPF nelle direzioni X, Y e Z sono riportate nella tabella. I modi più forti sono evidenziati in blu. I risultati della simulazione sono utilizzati per esami- nare le posizioni di deformazione di questi modi relativamente forti. I modi 1 e 2 sono simili e interessano il coper- chio ABS-PC come mostrato nella figura 7. In base alla posizione del modo 1, lontano Fattore di partecipazione modale Il fattore di partecipazione modale (Mode Participation Factor, MPF) viene utilizzato per determinare quali modi e frequenze na- turali sono i più importanti per il progetto. La forma modale {Øi}, la matrice di massa [M] e il vettore direzione di eccitazione D sono cor- relati dall’equazione 3 MPF. Il quadrato del fattore di partecipazione è la massa effettiva. L’MPF e la massa effettiva misurano la quan- tità di massa che si muove in ogni direzione per ciascun modo. Un valore elevato in una direzione significa che il modo sarà eccitato da forze, come la vibrazione, in quella dire- zione. Per completare l’interpretazione dell’analisi modale, è importante capire che tutti i punti di una struttura vibrano alla stessa frequenza (variabile globale), ma l’ampiezza della vibra- (3)