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Contexto

FFT da corrente do motor: o que o espetro diz sobre um gira-discos

Um motor alimentado por uma tensão sinusoidal perfeita deveria absorver uma corrente sinusoidal da mesma frequência. Nunca o consegue totalmente. A corrente guarda um vestígio do que se passa no motor e na mecânica que ele aciona, e a FFT é a ferramenta que permite lê-lo. A Isostase utiliza-a com uma restrição: não há acelerómetro no gira-discos. Tudo o que a Isostase sabe vem da corrente.

O que a corrente revela

A tensão dos motores é uma sinusoide calculada, com referência de quartzo: 50 Hz a 33 rpm. Se o motor fosse perfeito, a sua corrente seria também uma sinusoide de 50 Hz. Na prática, juntam-se dois tipos de desvios.

Os primeiros são os harmónicos: componentes a 100 Hz e 150 Hz, múltiplos de 50. Indicam uma sinusoide deformada, por exemplo por saturação magnética do ferro ou por uma assimetria entre enrolamentos. Os segundos são as bandas laterais: pequenas riscas de um e de outro lado dos 50 Hz. Uma perturbação mecânica que se repete a cada rotação do rotor, como folga num rolamento ou um desequilíbrio, modula a corrente e faz aparecer essas riscas a alguns hertz da fundamental. Na indústria, chama-se a isto análise da assinatura da corrente do motor.

Uma FFT, concretamente

Uma FFT (transformada rápida de Fourier) pega num sinal que varia no tempo e decompõe-no em frequências: quanto há a 50 Hz, quanto a 100 Hz, quanto noutros sítios. A Isostase regista 4096 amostras da corrente a 1000 por segundo, ou seja, pouco mais de quatro segundos de sinal. Isso dá uma resolução de cerca de 0,24 Hz: duas riscas separadas por meio hertz continuam distinguíveis. A frequência mais alta legível é 500 Hz, metade da taxa de amostragem, o que deixa folga de sobra para a fundamental e os seus primeiros harmónicos.

O sinal é primeiro ponderado por uma janela de Hann. Sem ela, o pico de 50 Hz espalhar-se-ia pelos vizinhos e taparia precisamente a zona onde se procuram as bandas laterais.

O que se retira dela

Três coisas.

• A fundamental. O pico é procurado perto da frequência efetivamente comandada, não da nominal: um ajuste de afinação feito pelo utilizador desloca-a em alguns hertz.
• A THD. A energia dos harmónicos 2 e 3 comparada com a da fundamental, em percentagem. O limiar inicial é de 12 % para 33 rpm. Foi escolhido a priori: como a placa ainda não está montada, nenhuma medição real contribuiu para o fixar.
• As bandas laterais. A energia de todas as riscas entre 1 e 30 Hz de cada lado da fundamental, relativamente a esta. Não se procura uma frequência de falha exata: a geometria do rolamento do motor é interna e, portanto, desconhecida, pelo que as frequências de falha teóricas não podem ser calculadas. Mede-se antes a distribuição geral de energia que um rolamento em desgaste provoca, qualquer que seja a sua frequência exata. Para esta grandeza não existe limiar absoluto.

O teste corre em cada enrolamento de cada motor, sucessivamente. Considera-se o pior dos dois resultados: uma anomalia que só aparece num enrolamento deve ser assinalada na mesma.

Sempre a 33 rpm, sempre com a amplitude total

Um teste de FFT só vale por comparação com os anteriores, pelo que tem de correr nas mesmas condições. Durante o teste, a Isostase impõe 33 rpm, qualquer que seja a velocidade escolhida pelo utilizador, que é reposta depois. Impõe também a amplitude máxima, independentemente do ajuste de audição silenciosa, e espera cinco segundos de regime estabelecido após o arranque antes de gravar.

Do teste à tendência

Um resultado isolado diz pouco. O que conta é a sua evolução. A Isostase guarda os últimos 16 testes de cada motor, tendo como eixo as horas de funcionamento do motor e não a data, e calcula um declive em pontos de THD por 100 horas. Um declive só recebe um estado quando cobre 100 horas de funcionamento: três testes muito próximos, com duas décimas de ponto de ruído de medição, dariam um declive enorme e um falso «crítico».

Quanto ao rolamento, a lógica é relativa. Após três testes válidos, a Isostase fixa uma referência própria deste gira-discos, acompanha depois uma média alisada das bandas laterais e assinala quando ela atinge o dobro da referência. O limiar não depende, assim, de um valor absoluto que ainda não é possível calibrar, mas de como este motor se comportou no início.

O que não diz

É um indicador de alteração, não um diagnóstico. Uma assinatura que se desloca pode vir do rolamento do motor, da correia ou de outra coisa: diz que algo mudou, não qual foi a causa. Além disso, o que se analisa é a corrente do motor, não a vibração do prato. Por fim, os valores iniciais são razoáveis mas não estão calibrados em hardware real, e nada disto garante o que o ouvido vai ouvir.

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