Com capacidade de processar informações em milésimo de milionésimo de segundo, Step 11: Uma mente brilhante
Os engenheiros da equipe Renault F1 Team e da especialista em eletrônica Magneti Marelli conseguiram uma incrível façanha. Eles colocaram no chamado "cérebro dos bólidos" da categoria - uma pequena caixa de comando de pouco mais de 20 centímetros - o poder de processamento equivalente ao de 100 computadores pessoais. Trata-se de uma proeza científica notável.
Oculto sob a carenagem e pintado com uma discreta camada de tinta preta, o mais recente sistema de controle eletrônico da Fórmula 1 é um eloqüente exemplo do mantra "sempre em evolução" entoado por todos na categoria. O codinome desta peça tecnológica avançadíssima é Step 11. Trata-se do produto da colaboração entre a Renault F1 Team e sua parceira de longa data Magneti Marelli, empresa que projeta e fabrica componentes automotivos para o mercado internacional.
"Estamos agora muito distantes dos dias em que a eletrônica estava presente no carro para controlar apenas sua operação e comportamento", explica o diretor de tecnologia de veículos Tad Czapski. "O Step 11 é um sofisticado sistema que se integra com o design do sistema de tração".
Desde que a Renault começou a empregar a eletrônica em seu motor turbo, há 20 anos atrás, os campos de utilização dos processadores eletrônicos nunca pararam de se multiplicar. Por exemplo, é impossível dar a partida em um F-1 sem um exército de computadores. A missão de todos estes chips é monitorar, analisar e comandar. "A eletrônica é o cérebro dos carros de Fórmula 1", compara Arnaud Boulanger, líder do projeto de desenvolvimento do software externo (usado em unidades de controle e análise situadas fora do carro) do Step 11. "O sistema faz duas coisas: transmite comandos e recebe dados".
Em resumo, o Step 11 transmite sinais e recebe ordens em tempo real, otimiza as várias funções do F-1, mede e compara centenas de fontes de dados e permanentemente registra quarenta canais de informação que são armazenados, transmitidos por telemetria ou usados em cálculos. A unidade de medida da Unidade Eletrônica de Controle (a popular centralina) é o nanosegundo - ou um milésimo de milionésimo de segundo, medida de tempo infinitamente pequena.
Vamos exemplificar: uma mudança de marcha é a ilustração mais eloqüente da velocidade na qual a eletrônica pode trabalhar. No instante em que o piloto aciona a alavanca colocada atrás do volante de direção, o "cérebro" do carro desengata a embreagem, aciona o limitador de giros, gira o eixo instalado dentro da caixa de câmbio, verifica se a marcha ideal foi selecionada, aciona a embreagem novamente e desliga o limitador de giros. Toda esta operação demora meros 1/100 de segundo e é repetida centenas de vezes durante cada corrida. Para se ter uma idéia, o Step 11 é tão ágil que seria capaz de tocar todas as partituras de uma orquestra sinfônica ao mesmo tempo.
O desenvolvimento do novo sistema eletrônico do Renault R25 de Fórmula 1 durou três anos. Desde o início, as principais orientações do projeto, definidas no final de 2001, determinavam que o sistema deveria ser leve, ter tamanho reduzido e abrigar dentro do mesmo módulo os controles do chassi e do motor - que eram separados até o ano passado. Da mesma forma que exigiu muito trabalho de engenharia e colaboração entre a Renault F1 Team e a Magneti Marelli, o projeto dependeu bastante da forte integração entre os departamentos da equipe situados em Enstone (na Inglaterra, onde se fabricam os chassis) e Viry-Chatillon (França, onde é feito o motor). Sob a coordenação de Tad Czapski, o projeto foi dividido em duas partes: o desenvolvimento dos sistemas embarcados e os externos ao carro.
O hardware para o sistema embarcado ficou sob a gestão de Vincent Gaillordot, em Viry-Chatillon, e Richard Marshall, em Enstone, enquanto o software esteve a cargo do grupo responsável pelos sistemas de controle da equipe, espalhados pelas duas sedes. Os softwares externos ao veículo - usado em aplicações como a telemetria - foram gerenciados por Arnaud Boulanger.
O papel da Magneti Marelli foi decisivo no processo. E a equipe tomou a ousada decisão de adotar o sistema já em seu início de vida. "No começo, o Step 11 foi projetado como um produto padrão para ser usado por todos os nossos clientes na F-1 em 2005", explica Keyvan Sangelaji, diretor comercial da empresa italiana. "Porém, o sistema empregado pela Renault F1 Team é específico e provavelmente representa o maior avanço já alcançado pela Magneti Marelli. Isto foi possível acima de tudo pela tecnologia que temos em mãos atualmente. Há componentes que nós nem sequer sonharíamos em usar há dez anos atrás".
O Step 11 é um produto que também está disponível para outras equipes, mas a versão utilizada pela Renault é bastante customizada. "A maneira pela qual nós o desenvolvemos difere do caminho adotado por outras equipes", explica Czapski, "por exemplo, eis uma característica importante: o Step 11 nos permite integrar as estratégias de controle com nosso projeto de motor de forma a preservar a vida útil do motor. Ao fazer isso, no final das contas o sistema também ajuda a fazer deste pacote eletrônico uma solução econômica, que poupa nossos recursos".
O novo sistema eletrônico da equipe Renault possui uma longa lista de funções vitais, a começar pela óbvia vantagem de seu tamanho diminuto. Utilizar apenas uma unidade, ao invés de duas, reduz a quantidade de fios e sensores, o que representa uma apreciável redução de peso. De fato, quase um quarto do peso que foi reduzido em relação ao modelo anterior se deve à utilização do Step 11. A capacidade de reação também foi otimizada já que motor e chassi agora são comandados pela mesma unidade - antes, havia o tempo de comunicação entre os dois sistemas anteriores.
De outro lado, a capacidade de cálculo do novo sistema corresponde a quatro vezes aquela disponível no ano passado. Sua capacidade de registro é dez vezes superior, enquanto a memória aumentou seis vezes. "Comparado com o sistema Magneti Marelli Step 10, utilizado no carro do ano passado, o Step 11 representa um progresso enorme", afirma Keyvan Sangelaji.
Mas isso não é tudo. O novo sistema também é uma excelente ferramenta para os engenheiros de desenvolvimento. Agora, o tempo necessário para tirar uma idéia do papel e aplicá-la no carro corresponde a 50% do que era necessário em 2004.
Três avanços impressionantes - Pode-se dividir a criativa parceria entre a Renault e a Magneti Marelli na Fórmula 1 em três fases: a primeira unidade (1986) remete ao início da eletrônica na categoria. A segunda (1988) foi usada nos motores campeões do mundo pela marca francesa. E a terceira (2005) é o sistema Step 11, que combina duas vezes mais funções em uma unidade bem menor em tamanho.
1986 (Renault/Renic Production)
Motores turbo V6, temporadas de 1985 e 1986
Funções do módulo eletrônico: controlava a injeção de combustível acoplada com o sistema de ignição Marelli em 1985; no ano seguinte, com o sistema de ignição Renault Sport.
Microprocessador Intel 1 x 8 bit
Dimensões do módulo eletrônico: altura (60 mm), largura (220 mm), profundidade (330 mm).
1988 (Marelli Step Zero)
Usado durante o desenvolvimento do motor V10 antes da temporada 1989. Substituído pelo Step 2 em 1989, primeira temporada do motor V10
Funções do módulo Step Zero: módulos estanques de injeção de combustível e de ignição capacitiva
Microprocessadores Intel 2 x 16 bit
Dimensões do módulo Step Zero: altura (115 mm), largura (215 mm), profundidade (300 mm)
2005 (Marelli Step 11)
12 processadores ou DSPs (chips especializados em cálculos)
Funções do módulo Step 11: comanda a ignição, injeção de combustível, motor, chassi e telemetria integrada
Capacidade de cálculo do módulo: aproximadamente 2.000 MIPS (milhões de instruções por segundo). Dimensões do módulo Step 11: altura (75 mm), largura (142 mm), profundidade (250 mm)
R24 vs. R25
Como em anos anteriores, o sistema de controle eletrônico utilizado no R24, modelo com o qual a equipe Renault F1 Team disputou a temporada de 2004, empregava duas unidades separadas, uma para o motor e outra para o chassi. O Step 11 utilizado no R25, carro deste ano, é abrigado em apenas uma unidade. Mais poderoso e abrangente, ele cobre muito mais funções.
Enquanto o R24 possuia 7 módulos para ...
- Regulador de voltagem
- Unidade Step 10
- Sistema de registro de dados sobre acidentes
- Telemetria
- Sistema de diagnóstico embarcado
- Controlador do chassi
- Unidade-escravo do motor
O R25 conta com apenas 4 módulos para...
- Regulador de voltagem
- Unidade Step 11
- Sistema de registro de dados sobre acidentes
- Telemetria
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