Sviluppo di un Sistema di Acquisizione Dati e Automazione di Componenti Idraulici per un Banco Prova in Ambiente LabVIEW

Il presente lavoro di tesi è stato svolto presso il Laboratorio di Idraulica del Veicolo del Dipartimento di Ingegneria “Enzo Ferrari”, nell’ambito del progetto FACT (Future of Agricultural Tractors), finanziato dalla Regione Emilia-Romagna inerente all’innovazione e la ricerca. L’obiettivo principale del progetto è quello di sviluppare un banco prova sperimentale al fine di studiare le performance e l’efficienza energetica dei sistemi idraulici tipici delle macchine agricole. Questa tematica è infatti rilevante a causa della variabilità delle grandezze fisiche in relazione al layout che provoca significative differenze nel fabbisogno energetico di queste macchine. Inoltre, la piattaforma sperimentale realizzata consente l’impiego di dispositivi di acquisizione di grandi dimensioni, in grado di effettuare misurazioni dirette delle grandezze in esame, che per motivi logistici non possono essere installati direttamente sui mezzi agricoli. L’obiettivo principale dell’attività è stato la progettazione sia da un punto di vista concettuale che funzionale del software dedicato al sistema di acquisizione dati e al controllo delle attuazioni adottate nel banco prova, con lo scopo di simulare i cicli di lavoro dei circuiti idraulici di un trattore. Con questo elaborato si intende dimostrare l’efficacia del software al fine di garantire la corretta rilevazione, memorizzazione ed elaborazione dei segnali provenienti dai sensori, oltre al controllo delle attuazioni. Il lavoro di ricerca utile per la stesura di tale elaborato ha previsto un dettagliato approfondimento relativo all’ambiente di lavoro LabVIEW. Tale software si basa sulla programmazione grafica tipica del linguaggio G, ampiamente utilizzato in ambito industriale. Tra le diverse piattaforme per lo sviluppo di sistemi di acquisizione dati e controllo, LabVIEW si distingue principalmente per la sua ottima integrazione con l’hardware di misura e per l’interfaccia grafica intuitiva rispetto ai principali competitor, come MATLAB/Simulink, Python o C/C++. In combinazione con i moduli hardware della National Instruments, LabVIEW è ampiamente impiegato nello sviluppo e ottimizzazione dei banchi prova idraulici. Inoltre, la possibilità di gestire acquisizione, attuazione e visualizzazione in real-time lo rende particolarmente adatto per processi di automazione di alto livello, dove sincronizzazione, precisione e robustezza sono dei requisiti fondamentali. Tra i principali risultati ottenuti si riporta la realizzazione di una prima versione del software utile per il corretto funzionamento del banco prova. Inoltre, questo sviluppo ha fornito un’ottima base di partenza per eventuali test e miglioramenti futuri. La sua struttura modulare consente l’integrazione di un numero teoricamente illimitato di architetture della piattaforma garantendo flessibilità e scalabilità del sistema. Quest’ultima rappresenta un punto chiave della tesi e del sistema, poiché ciò consente di integrare differenti dispositivi, sia idraulici che elettroidraulici, senza comprometterne l’affidabilità. Tuttavia, le soluzioni sviluppate possono essere applicate anche in altri contesti di sperimentazione, consentendo un’efficiente raccolta e analisi dei dati valida per successive attività di ricerca del laboratorio.