Desenvolvimento de um sistema de controle para bancada de testes de módulo de controle de carroceria

Abstract

Este trabalho é fruto de uma parceria entre a empresa Magneti Marelli e a Fundação CERTI, buscando auxiliar no desenvolvimento de equipamentos usados no setor automotivo na forma de um protótipo capaz de simular componentes reais de forma programática. Este trabalho tem como objetivo o desenvolvimento de um sistema capaz de emular o comportamento de motores DC e potenciômetros digitais utilizando uma abordagem de hardware-in-the-loop, visando emular os componentes presentes em veículos automotivos. O protótipo foi concebido como ferramenta de apoio para o desenvolvimento de firmware de um módulo de controle de carroceria automotivo BCM (Body Control Module). A BCM gerencia sistemas não críticos do veículo, como acionamento de vidros elétricos, movimentação de espelhos retrovisores e controle do ar-condicionado. Neste trabalho, o foco é um subsistema específico da BCM, denominado DMM (Door-Mirror Module), responsável pelo controle dos vidros e espelhos do veículo. No DMM, os motores DC realizam o acionamento dos vidros elétricos, enquanto os potenciômetros digitais são utilizados no controle dos espelhos retrovisores. A simulação dos motores é feita por meio do acionamento de cargas eletrônicas, controladas via conversores analógico-digital. Já os potenciômetros digitais são controlados por meio da interface I2C. O projeto também inclui o desenvolvimento de um software em LabVIEW, capaz de se comunicar com o protótipo. Essa interface permite ao usuário definir as características físicas que serão simuladas. Para validação do sistema, foi utilizada uma placa eletrônica com o mesmo circuito do sistema real, conectada ao protótipo. As medições foram realizadas utilizando o sistema de aquisição NI PXI-5152 em conjunto com o chassi PXIe-1084. Os resultados obtidos ficaram dentro do esperado, embora tenham sido identificadas limitações relacionadas principalmente ao uso da interface I2C. Também foram apontadas oportunidades de melhoria envolvendo componentes, microcontrolador e otimizações no código, visando à implementação de um sistema final com características de hard real time. O trabalho demonstrou a viabilidade de desenvolver um sistema em tempo real capaz de simular funções como inclinação dos espelhos (mirror tilt), rebatimento dos espelhos (mirror fold) e acionamento dos vidros elétricos (window lift). Além disso, o projeto estabelece uma base sólida para futuros desenvolvimentos na áreaThis work is the result of a partnership between Magneti Marelli and CERTI Foundation, aiming to support the development of equipment used in the automotive sector through a prototype capable of programmatically simulating real components. The objective of this work is the development of a C++ firmware for the Arduino Giga R1 platform. The system is responsible for controlling a prototype designed to simulate DC motors and to drive digital potentiometers in order to replicate components found in automotive vehicles. The prototype was conceived as a support tool for the development of firmware for an automotive Body Control Module (BCM). The BCM manages non-critical vehicle systems, such as power window operation, side mirror adjustment, and air conditioning control. In this work, the focus is on a specific BCM subsystem called the Door-Mirror Module (DMM), which is responsible for controlling the vehicle’s windows and mirrors. In the DMM, DC motors are used to operate the power windows, while digital potentiometers are used to control the side mirrors. The motor simulation is carried out by driving electronic loads controlled via analog-to-digital converters. The digital potentiometers, in turn, are controlled through the I2C interface. The project also includes the development of a LabVIEW-based software application capable of communicating with the prototype. This interface allows the user to define the physical characteristics to be simulated. For system validation, an electronic board with the same circuitry as the real system was connected to the prototype. Measurements were performed using the NI PXI-5152 data acquisition system together with the PXIe-1084 chassis. The results obtained were within the expected range, although limitations were identified, mainly related to the use of the I2C interface. Opportunities for improvement were also identified regarding components, microcontroller selection, and code optimization, aiming at the implementation of a final system with hard real-time characteristics. This work demonstrated the feasibility of developing a real-time system capable of simulating functions such as mirror tilt, mirror fold, and power window operation (window lift). Furthermore, the project establishes a solid foundation for future developments in this field..