Calcolatore di spinta: 5 passaggi

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:02

In questo progetto descriverò come ho realizzato un setup che monitora la Tensione, la Corrente, la spinta sviluppata dall'elica e la velocità del motore. Il sistema mi è costato pochissimo da realizzare e funziona perfettamente. Ho aggiunto un foglio excel che contiene i dati per la prima esecuzione riuscita. Ho anche aggiunto grafici in quanto descrivono i dati in una volta sola. Spero che il progetto ti piaccia e se c'è qualche confusione o qualsiasi domanda o suggerimento, commenta qui sotto o inviami un messaggio.

Ho aggiunto un documento dettagliato di un progetto molto simile che avevo fatto prima. Scaricalo per ulteriori dettagli

Forniture in aggiunta al tuo ESC e Motor-

• Tavola delle prestazioni
• resistore shunt
• LM324
• fili
• Legna
• Cerniera
• Arduino

Passaggio 1: realizzazione del sensore di spinta

Il sensore di spinta alla sua base è solo un sensore di forza. Il modo più diffuso per misurare la forza è utilizzare una cella di carico. Tuttavia, ho deciso di andare un po' all'antica e ho sviluppato il mio sensore. Questo è stato particolarmente possibile per me perché mi sono procurato una stampante 3D di recente e quindi realizzare parti personalizzate non era un problema.

Il sensore ha due parti principali, la molla e il sensore. La molla, come tutti sappiamo, darà uno spostamento di una quantità proporzionale alla forza applicata su di essa. Tuttavia, è molto difficile trovare una piccola molla con la giusta rigidità e dimensione e anche se ne trovi una, è un altro incubo impostarla correttamente e farla funzionare come desideri. Quindi ho sostituito completamente la molla con una striscia di alluminio di 2 mm di spessore e di circa 25 mm di larghezza.

La trave a sbalzo dovrebbe essere tenuta molto saldamente su un'estremità o i valori andranno sicuramente male. Ho anche realizzato un attacco speciale sull'altra estremità in modo che sia facile da accoppiare al resto del sistema.

La trave a sbalzo è stata quindi fissata al potenziometro scorrevole lineare tramite un'asta di accoppiamento anch'essa stampata in 3D.

Ho stampato tutti i fori di accoppiamento un po' più piccoli del diametro del filetto delle viti che avevo in modo che non ci fosse gioco nel sistema. Anche il supporto del potenziometro è stato stampato in 3D come il resto.

Passaggio 2: sensore di velocità

Una delle mie principali invenzioni della mia vita (fino ad oggi) è il sensore di velocità destinato a misurare la velocità angolare di qualsiasi dispositivo. Il cuore del sistema è un magnete e un sensore ad effetto hall. Ogni volta che il magnete attraversa il sensore ad effetto hall, l'uscita diminuisce. Ciò richiede una resistenza di pull up tra l'uscita e la linea 5V. Questo lavoro viene svolto dal resistore di pullup interno di Arduino. I magneti sono disposti su un anello ai due poli estremi. Questo aiuta a bilanciare i pesi del sistema. Il sensore ad effetto hall è posizionato in uno slot dedicato che è stato stampato in 3D. Il supporto è progettato in modo che l'altezza e la distanza possano essere regolate.

Ogni volta che il magnete è vicino al sensore Hall, l'uscita del sensore si abbassa. Questo fa scattare l'interrupt su arudino. La funzione trigger prende quindi nota dell'ora.

Conoscendo il tempo tra due incroci si può facilmente determinare la velocità angolare di qualsiasi corpo rotante.

Questo sistema funziona perfettamente e l'ho usato in un altro mio progetto.

Passaggio 3: tensione

Questo è fondamentalmente per misurare la potenza consumata dall'esc e quindi dal motore. misurare la tensione è la cosa più semplice che si impara quando si usa arduino. Utilizzare pin analogici per misurare qualsiasi tensione fino a 5 V e utilizzare un partitore di tensione per qualsiasi tensione superiore a 5 V. Qui le condizioni erano tali che la batteria potesse raggiungere una tensione massima di 27 ish volt. Quindi ho realizzato un partitore di tensione per realizzare un divisore che fornisca 5 volt con un'alimentazione di 30 V.

Inoltre, assicurati di non cortocircuitare accidentalmente le linee + e - che potrebbero facilmente provocare un incendio.

Passaggio 4: misurazione della corrente

Misurare la corrente o gestirla in qualsiasi forma richiede conoscenza ed esperienza di ciò che si vuole fare. Gli shunt che ho usato erano quattro resistori da 0,05 ohm da 10 W. Ciò significa che possono gestire una corrente di (P/R)^.5 = (40/.0125)^.5 = 56.56A. Questo era più che sufficiente per me.

Assicurati di creare tracce di saldatura spesse e di utilizzare fili spessi quando hai a che fare con correnti così grandi. Dai un'occhiata al retro del mio circuito, specialmente nella regione dello shunt, dove vengono utilizzati fili super spessi

È anche importante utilizzare alcuni filtri passa basso in combinazione con gli shunt. Ho aggiunto un'immagine dell'assorbimento attuale dell'ESC misurato dal mio DSO138. Questo è un enorme jumbo mumbo da elaborare per arduino e quindi un filtro passivo significherebbe molto per arduino. Ho usato un condensatore da 1uF in combinazione con un pot da 100k per realizzare il filtro.

Per favore contattami se hai dei dubbi in questa sezione. Questo potrebbe distruggere la batteria se non fatto correttamente.

Passaggio 5: caricare il programma e stabilire le connessioni

• USCITA SENSORE EFFETTO HALL = D2
• USCITA AMPLIFICATORE DEL SENSORE DI FORZA = A3
• USCITA DEL DIVISORE DI TENSIONE = A0
• USCITA DELL'AMPLIFICATORE DI CORRENTE = A1

La prima riga del programma è il tempo in secondi. È importante se si desidera misurare l'accelerazione o qualsiasi cosa che dipenda dal tempo.

Hai finito qui e ora raccogli tutti i tipi di dati dal tuo nuovo dispositivo.