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Biblioteca de Comunicação do Transdutor de Torque Rotativo (LCTSfunctions)

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Visão Geral

A biblioteca LCTSfunctions é um conjunto de módulos Python desenvolvido para facilitar a comunicação serial com transdutores de torque rotativos, especificamente o modelo T25 da Interface Inc. Esta biblioteca de alto nível abstrai as complexidades do protocolo de comunicação proprietário do fabricante, permitindo que pesquisadores e engenheiros interajam com o dispositivo de forma eficiente para aquisição e controle de dados.

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Contexto de Utilização no Projeto "Bancada de Emulação de Turbina Eólica Integrada em Microrrede"

No âmbito do projeto de pesquisa "BANCADA DE EMULAÇÃO DE TURBINA EÓLICA INTEGRADA EM MICRORREDE", a biblioteca LCTSfunctions desempenha um papel crucial na interface com o transdutor de torque T25, um componente essencial do emulador eólico. Desenvolvida em Python e aderindo ao protocolo de comunicação serial proprietário do fabricante, esta biblioteca permite a leitura precisa e em tempo real dos valores de torque e RPM gerados pelo sistema motor-gerador. Ao abstrair a complexidade da comunicação por telegramas de bytes, a LCTSfunctions viabiliza a coleta contínua de dados, fundamental para o sistema de controle que ajusta o motor emulador eólico, garantindo que ele reproduza fielmente o comportamento de uma turbina real sob diversas condições de vento. Em última análise, a confiabilidade e agilidade proporcionadas por esta biblioteca são pilares para o desenvolvimento do gêmeo digital da microrrede e para a validação de algoritmos avançados de controle e gestão de energia em um ambiente de laboratório multiusuário.

Configuração do Transdutor instalado no Emulador

• 8 bits de dados
• 1 bit de parada
• sem paridade
• 230400 de baudrate
• timeout 3 ms
• 10μs de silêncio entre mensagens(importante para definir tempo de amostragem)

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Fluxograma de Alto Nível do Processo de Comunicação

O processo de comunicação com o torquímetro através desta biblioteca segue o seguinte fluxo:

1. Inicialização do Torquímetro: Criação de uma instância da classe Torquimeter.
2. Chamada de Método: Invocação de um método do Torquimeter (e.g., ReadRaw).
3. Envio de Telegrama: O comando é convertido em um telegrama de bytes e enviado via serial.
4. Aguardando Resposta: A biblioteca entra em um loop, aguardando dados da porta serial.
5. Leitura e Processamento: Os dados recebidos são lidos, limpos e a integridade é verificada (checksums).
6. Extração de Dados: Em caso de sucesso, os parâmetros são extraídos e transformados.
7. Atualização de Atributos: Os atributos do objeto Torquimeter são atualizados com os novos valores.
8. Retorno: O método retorna os dados processados ou None em caso de falha.

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Formato do Telegrama

Os telegramas de comunicação seguem um formato de bytes padrão:

• STX (0x02): Byte de início de texto (repetido duas vezes).
• Command byte: Define a operação a ser realizada.
• Receiver (RX) address: Endereço do dispositivo de destino.
• Transmitter (TX) address: Endereço do dispositivo de origem.
• Number of parameter bytes: Quantidade de bytes nos parâmetros.
• Parameters (optional): Dados específicos do comando.
• Checksum: Soma de verificação simples.
• Weighted checksum: Soma de verificação ponderada.

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Comandos Disponíveis

A biblioteca implementa os seguintes comandos, representados por constantes hexadecimais:

• STX = 0x02
• SCMD_ACK = 0x06
• SCMD_NACK = 0x15
• SCMD_Hello = 0x40
• SCMD_ReadRaw = 0x41
• SCMD_ReadStatus = 0x42
• SCMD_ReadStatusShort = 0x43
• SCMD_ReadConfig = 0x44
• SCMD_WriteFullStroke = 0x45
• SCMD_WriteConfig = 0x46
• SCMD_RestartDevice = 0x4B
• SCMD_GotoSpecialMode = 0x5a

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Instalação

Para utilizar esta biblioteca, você precisará ter o Python instalado e a biblioteca pyserial.

1. Clone o repositório:

   git clone https://github.com/seu-usuario/LCTSfunctions.git
   cd LCTSfunctions

2. Instale as dependências:

   pip install pyserial

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Como Usar

Torquimeter Classe

Esta classe gerencia a conexão serial e as operações de alto nível com o transdutor.

__init__(self, Port:str, Tm_max:float, Rpm_max:float, Baudrate = 230400, Timeout = 0.003, byte_resolution = 25000)

Inicializa a comunicação com o torquímetro.

• Port (string): Nome da porta serial (ex: 'COM1' no Windows, '/dev/ttyUSB0' no Linux).
• Tm_max (float): Torque máximo que o dispositivo pode medir.
• Rpm_max (float): RPM máximo que o dispositivo pode medir.
• Baudrate (int, opcional): Taxa de transmissão. Padrão: 230400.
• Timeout (float, opcional): Tempo limite para leitura serial em segundos. Padrão: 0.003.
• byte_resolution (int, opcional): Valor máximo em bytes que representa a resolução do sensor. Padrão: 25000.

Métodos de Leitura e Escrita

• ReadRaw(): Obtém os valores de medição brutos e calibrados (torque e RPM).
  • Retorna: list (MesurementChannel_0, MesurementChannel_1, Torque_calibrated, RPM_calibrated, FullstrokeFlag, Overloadflag) ou None.
• Hello(): Envia um comando "Hello" e recebe a resposta do sensor.
  • Retorna: list com os dados de resposta ou None.
• ReadStatus(): Solicita um relatório de status detalhado.
  • Retorna: list com os dados do status ou None.
• ReadStatusShort(): Solicita um relatório de status resumido.
  • Retorna: list com os dados do status curto ou None.
• ReadConfig(parameter: int): Lê um bloco de configuração específico.
  • parameter (int): Número do bloco de configuração.
  • Retorna: list com os dados do bloco ou None.
• WriteConfig(parameters: list[int]): Escreve um bloco de configuração.
  • parameters (list[int]): Lista com o número do bloco e 32 bytes de dados.
  • Retorna: list com a resposta do sensor ou None.
• WriteFullStroke(parameter: bool): Ativa/desativa o modo de sinal de fundo de escala.
  • parameter (bool): True (On) ou False (Off).
  • Retorna: list com a resposta do sensor ou None.
• RestartDevice(): Reinicia o dispositivo.
  • Retorna: list com a resposta do sensor ou None.

Exemplo de Uso (Básico)

from LCTSfunctions import Torquimeter

# Configurações da porta serial e do torquímetro
PORTA_SERIAL = 'COM3' # Altere para a porta correta do seu sistema
TORQUE_MAX = 100.0 # N.m (Exemplo: 100 N.m para o T25)
RPM_MAX = 3000.0   # RPM (Exemplo: 3000 RPM)

try:
    # Inicializa o objeto Torquimeter
    torquimetro = Torquimeter(Port=PORTA_SERIAL, Tm_max=TORQUE_MAX, Rpm_max=RPM_MAX)
    print(f"Torquímetro conectado na porta {PORTA_SERIAL}.")

    # Exemplo: Ler dados brutos
    print("Tentando ler dados brutos...")
    dados_brutos = torquimetro.ReadRaw()

    if dados_brutos:
        print("\nDados Brutos Recebidos:")
        print(f"  Canal 0 (Não Calibrado): {dados_brutos[0]}")
        print(f"  Canal 1 (Não Calibrado): {dados_brutos[1]}")
        print(f"  Torque Calibrado (N.m): {dados_brutos[2]:.2f}")
        print(f"  RPM Calibrado: {dados_brutos[3]:.2f}")
        print(f"  Fullstroke Flag: {dados_brutos[4]}")
        print(f"  Overload Flag: {dados_brutos[5]}")
    else:
        print("Falha ao ler dados brutos ou sem dados disponíveis.")

    # Exemplo: Enviar comando Hello
    print("\nEnviando comando 'Hello'...")
    resposta_hello = torquimetro.Hello()
    if resposta_hello:
        print(f"Resposta 'Hello' recebida: {resposta_hello}")
    else:
        print("Nenhuma resposta ao comando 'Hello'.")

except serial.SerialException as e:
    print(f"Erro de comunicação serial: {e}. Verifique se a porta está correta e disponível.")
except Exception as e:
    print(f"Ocorreu um erro: {e}")
finally:
    # Sempre feche a porta serial ao finalizar
    if 'torquimetro' in locals() and torquimetro.serialport.is_open:
        torquimetro.serialport.close()
        print("\nPorta serial fechada.")

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Contribuições

Contribuições são bem-vindas! Se você encontrar bugs, tiver sugestões de melhorias ou quiser adicionar novas funcionalidades, sinta-se à vontade para abrir uma issue ou enviar um pull request.

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Contato

• Isaque Verona - GitHub Profile

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Referencias

• https://github.com/Duckle29/LorenzTelegram/tree/main
• http://www.shintron.com.tw/proimages/a3-2/Protocol.pdf
• https://www.mb-naklo.si/files/catalogs/avtomatizacija/lorenz-messtechnik/senzorji-momenta-in-sile-lorenz.pdf
• https://www.sensor.com.tw/upload/files/lorenz/operation%20manual/090302i_DR_3000_VS.pdf
• https://www.sensor.com.tw/upload/files/lorenz/operation%20manual/090231e_DR-2112_2212_2412_2512.pdf
• https://forum.dewesoft.com/software-discussions/dewesoft-software/reading-torque-data-from-lorenz-dr-3000-in-dewesoft-using-serial-com-plugin

Key-words: Lorenz, communication, serial, pyserial, torque sensor, Interface, transducer.

Updates:

• update 0 24/set/24: early code, it lacks of testing, when I get a sucessifull try, i'll write it here.
• update 1 26/set/24: it workedddddd! I send the command and it respond some of the commands.
• update 2 o3/out/24: now the communication are really fast, and we got the readigns already in N.m probably.
• update 3 11/jul/25: damn time flies, the code looks professional now, object oriented, all documented, works good in production, my masterpiece until now in this engenniering course.

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