Bootstrap Framework 3.3.6

Buenas, aunque los de hobbyking se me han adelantado y han parido algo que hace parte de lo que hace mi invento, os presento un analizador de motores que he diseñado, que me ha ayudado bastante a la hora de elegir la hélice idónea para un motor, saber su rendimiento real, así como comparar el funcionamiento de diversas baterías, reguladores, etc.
Sé que hay aplicaciones que lo calculan, pero entre la teoría y la realidad, siempre hay alguna diferencia.... y yo soy como Santo Tomás.

Se trata de un circuito basado en arduino, que mide la tensión DC con la que se alimenta al regulador, la corriente que se consume, las revoluciones del motor y el empuje que éste genera, almacenando los datos en una tarjeta SD, para poder ser tratados con posterioridad y analizar los resultados.

Puede manejarse en automático, que va acelerando desdel el 0% hasta el 100%, almacenando los datos obtenidos cada 5%, o bien en manual, donde puede seleccionarse un porcentaje de potencia y comprobar los parámetros obtenidos.

Aquí podeis ver un vídeo de cómo funciona:

http://youtu.be/V2JJ6EUpDng

El resultado de un test automático tiene esta pinta:



Espero que os guste.



Salu2

Hola katraska:
Enhorabuena por tu analizador de motores.
El de Hobbyking solo te da el empuje, necesitas un vatímetro, un cuenta revoluciones y un datalogger para hacer el registro automático de los valores, y tú lo tienes todo en uno.
Sería magnífico que nos ampliaras tu experiencia.
Gracias por compartir tu invento.
Un saludo.
Raúl.

Pues me parece un aparato fantastico!

Estaria muy bien que nos contaras como hacerlo...

Salu2

Gracias. Me alegra que os parezca interesante.

En cuanto a los detalles constructivos, se basa en un arduino mega 2560, ya que el arduino uno se quedaba corto en lo que a manejo de Timers se refiere, porque cuento las vueltas de motor por interrupción hardware y totalizo a golpe de interrupción software.

Como sensores, lleva un medidor de peso de 5kg sobre el que fijo el motor directamente. Al inicializarlo se hace un "tare" para que el posible peso del propio motor se tome como valor 0 o referencia.
Las vueltas las mido mediante un sensor de proximidad por infrarrojos, que lleva un led emisor y un fotodiodo, que detecta la presencia de la pala de la hélice en sus proximidades. Aquí he tenido que trabajar un poco, porque al entrar la hélice en su campo de detección me daba varios pulsos en lugar de uno solo. Lo he resuelto incorporando un monostable.

Para medir la corriente utilizo dos sensores de corriente basados en efecto hall, de modo que no se introduce ningún elemento resistivo que haga perder tensión de alimentación (al menos nada significativo). Pongo 2 en paralelo porque soportan hasta 30Amperios, de modo que el sistema mide hasta 60 amperios.

La tensión de alimentación del ESC la mido tal cual, con un divisor de tensión 1:5. Esto limitaría el funcionamiento a una batería de 6S, aunque sería fácil de llegar mas allá.

El control del ESC se realiza emulando una señal del receptor, es decir, con PWM, como si de un servo se tratara.

Alimento el sistema de modo independiente ( no utilizo la entrada de alimentación del ESC) porque me parecía más limpio.

Tengo pendiente afinar un poco la configuración del cero y el 100% del ESC, ya que a partir del 90% no noto incremento de potencia en mis ensayos, aunque creo que se trata más de un problema del ESC que otra cosa, ya que se debería autoajustar a los límites de mi señal. Tampoco lo veo problemático.

Por el momento las pruebas que he hecho me han permitido decidir qué hélice debo poner en un determinado motor para obtener el mejor rendimiento. Incluso poder comparar entre hélices de igual medida, pero de diferente fabricante. Algunos resultados son sorprendentes.

Habitualmente alimento el ESC con una fuente regulable de 55A. De ese modo me aislo de las limitaciones y la falta de repetitividad en las pruebas que ofrecen las baterías. Conviene tocar una sola variable en cada prueba para llegar a una conclusión válida. No obstante, conociendo el comportamiento del conjunto motor / hélice, se puede optar por probar con diferente batería o ESC y analizar el rendimiento de estos otros dispositivos. Esto me ha resultado muy útil para probar el rendimiento de una determinada batería en condiciones de carga reales.

Salu2

Enhorabuena, inmejorable explicacion y excelente desarrollo.

Gracias por tu informacion, seria fantastico poder montarlo en plan kit, que opinas?

Saludos

Hola Katraska:
Fantástica descripción del desarrollo de tu analizador.
Sigue informando de tus mejoras.
Me apunto a la idea del kit, piensalo.
Un saludo.
Raúl.

La verdad es que lo del kit estaría bien, pero no lo veo fácil. Además de algún sensor que ya he dejado de ver por ebay, lo que implicaría modificaciones en el software un poco a medida del sensor que consiguiera cada uno, está el asunto de una placa de circuito impreso que he diseñado y fabricado yo.

Tema aparte es la del soporte del motor, que requiere una cierta mecanización. Nada del otro mundo, pero que hay que hacer a mano, claro.

salu2

Estás cometiendo un error en la forma de usar la galga extensiométrica. El vector de deformación se tiene que aplicar perpendicularmente en un punto determinado que debe venir especificado en el datasheet, seguramente el punto medio entre los dos taladros de fijación superiores. Al montar esa bancada fija por encima de ese punto, le estás dando brazo de palanca al empuje del motor, falseando la medida. Por otra parte, el par de giro del motor podría contribuir (aunque mínimamente) a deformar la galga, falseando aún más la medida. Si al calibrar la medida has aplicado la fuerza justo en el punto donde quedaría el eje del motor, vas a obtener unos valores bastante precisos; y el único inconveniente sería que no vas a poder aprovechar los 5kg de rango de la galga (aunque por otra parte, aumentas la resolución) El problema se daría en el caso de que vayas a testear un motor de mayor diámetro y tengas que montar una bancada más grande: Si no vuelves a calibrar para esa nueva bancada, estarías falseando la medida al alza. Es por eso por lo que los de hobbyking han montado la bancada sobre una plataforma "flotante" sujeta a unos ejes con cojinetes lineales: Anulan el par de giro del motor y aplican el empuje perpendicularmente en el punto correcto. Se podría hacer de una forma muchísimo más sencilla, pero entonces no quedaría justificado ese precio para un simple dinamómetro. Naturalmente, si pasamos por alto el pequeño error mecánico (y la estética ), está claro que tu proyecto juega en una categoría totalmente distinta que la "basculita cara" de hobbyking. Buen trabajo.

Un saludo.

Poniente escribió:Estás cometiendo un error en la forma de usar la galga extensiométrica. El vector de deformación se tiene que aplicar perpendicularmente en un punto determinado que debe venir especificado en el datasheet, seguramente el punto medio entre los dos taladros de fijación superiores. Al montar esa bancada fija por encima de ese punto, le estás dando brazo de palanca al empuje del motor, falseando la medida. Por otra parte, el par de giro del motor podría contribuir (aunque mínimamente) a deformar la galga, falseando aún más la medida. Si al calibrar la medida has aplicado la fuerza justo en el punto donde quedaría el eje del motor, vas a obtener unos valores bastante precisos; y el único inconveniente sería que no vas a poder aprovechar los 5kg de rango de la galga (aunque por otra parte, aumentas la resolución) El problema se daría en el caso de que vayas a testear un motor de mayor diámetro y tengas que montar una bancada más grande: Si no vuelves a calibrar para esa nueva bancada, estarías falseando la medida al alza. Es por eso por lo que los de hobbyking han montado la bancada sobre una plataforma "flotante" sujeta a unos ejes con cojinetes lineales: Anulan el par de giro del motor y aplican el empuje perpendicularmente en el punto correcto. Se podría hacer de una forma muchísimo más sencilla, pero entonces no quedaría justificado ese precio para un simple dinamómetro. Naturalmente, si pasamos por alto el pequeño error mecánico (y la estética ), está claro que tu proyecto juega en una categoría totalmente distinta que la "basculita cara" de hobbyking. Buen trabajo.

Un saludo.

Lo que me cuentas es rigurosamente lógico. Voy a investigar cómo afecta el punto de fijación a la medida, por si lo puedo resolver por software.
En cuanto a lo que me comentas del efecto del par del motor, comprobé que, efectivamente altera la medida, pero recuerdo que eran valores despreciables con respecto a la medición de empuje (hablamos del orden de pocos gramos), pero le daré un repaso igualmente.

Gracias por tu aportación

salu2

A mi también me parece muy interesante tu proyecto.

Me gustaría pegarle un ojo al código del sketch del Arduino mega, ¿Piensas publicarlo?

Yo me embarqué en un proyecto de estabilización y ya estoy hecho un experto en interrupciones...

Saludos.

dragoncet escribió:A mi también me parece muy interesante tu proyecto.

Me gustaría pegarle un ojo al código del sketch del Arduino mega, ¿Piensas publicarlo?

Yo me embarqué en un proyecto de estabilización y ya estoy hecho un experto en interrupciones...

Saludos.

Hola, podría publicar el archivo .hex, pero el .ino no lo veo probable, ya que temo que alguien se termine aprovechando de mi trabajo....

salu2

Es una decisión completamente razonable, yo estoy más por el software libre, pero cada cual...

Saludos.

Enhorabuena, katraska. Me parece una idea excelente.

Yo de Arduino no mucho, pero de diseño de PCB y de Autocad casi lo que quieras.

Y se me ha ocurrido una idea: ¿Porque no una compra conjunta? Se hace una lista de posibles interesados, se diseña el PCB y se pide una pequeña serie, se eligen los sensores correspondientes y se piden, y se encarga la mecanización de las piezas para la serie.

Yo puedo echar una mano con ello, soy jubilado y tengo bastante tiempo libre.

Si queres, mándame un privado y hablamos.

dhernan escribió:Enhorabuena, katraska. Me parece una idea excelente.

Yo de Arduino no mucho, pero de diseño de PCB y de Autocad casi lo que quieras.

Y se me ha ocurrido una idea: ¿Porque no una compra conjunta? Se hace una lista de posibles interesados, se diseña el PCB y se pide una pequeña serie, se eligen los sensores correspondientes y se piden, y se encarga la mecanización de las piezas para la serie.

Yo puedo echar una mano con ello, soy jubilado y tengo bastante tiempo libre.

Si queres, mándame un privado y hablamos.

Gracias por el ofrecimiento. De momento estoy tratando de resolver el problema que me comentó Poniente. A ver si me llegan las piezas de China de una vez

salu2

Poniente escribió:Estás cometiendo un error en la forma de usar la galga extensiométrica. El vector de deformación se tiene que aplicar perpendicularmente en un punto determinado que debe venir especificado en el datasheet, seguramente el punto medio entre los dos taladros de fijación superiores. Al montar esa bancada fija por encima de ese punto, le estás dando brazo de palanca al empuje del motor, falseando la medida. Por otra parte, el par de giro del motor podría contribuir (aunque mínimamente) a deformar la galga, falseando aún más la medida. Si al calibrar la medida has aplicado la fuerza justo en el punto donde quedaría el eje del motor, vas a obtener unos valores bastante precisos; y el único inconveniente sería que no vas a poder aprovechar los 5kg de rango de la galga (aunque por otra parte, aumentas la resolución) El problema se daría en el caso de que vayas a testear un motor de mayor diámetro y tengas que montar una bancada más grande: Si no vuelves a calibrar para esa nueva bancada, estarías falseando la medida al alza. Es por eso por lo que los de hobbyking han montado la bancada sobre una plataforma "flotante" sujeta a unos ejes con cojinetes lineales: Anulan el par de giro del motor y aplican el empuje perpendicularmente en el punto correcto. Se podría hacer de una forma muchísimo más sencilla, pero entonces no quedaría justificado ese precio para un simple dinamómetro. Naturalmente, si pasamos por alto el pequeño error mecánico (y la estética ), está claro que tu proyecto juega en una categoría totalmente distinta que la "basculita cara" de hobbyking. Buen trabajo.

Un saludo.

Buenas, tras una buena temporada tratando de corregir el error provocado por el punto en el que se somete al esfuerzo a la galga, he podido comprobar (ya lo podía haber hecho antes) que tal error no existe. Yo soy el primer sorprendido, pero no hay lugar a dudas. La verdad es que he modificado el diseño para que el motor haga el tiro exactamente en el mismo eje en el que está previsto aplicar la fuerza a la galga, pero me ha dado por colgar una masa de la hélice junto al eje y después en la punta de la pala, y contra todo pronóstico, ofrece exactamente la misma medición.

Estoy tratando de buscar una explicación, tal vez el sensor, que lleva una galga extensométrica a cada lado, compensa ese efecto.

Probé a hacer una bancada con rodamientos lineales al estilo de la de hobbyking, pero el propio peso de la bancada, junto con el rozamiento mínimo de los rodamientos hacía que el sistema tuviera bastante histéresis, y al final tenía errores demasiado altos.

En otro orden de cosas, el asunto de la variación de la medida debido al torque del motor he comprobado empíricamente que es despreciable. He colgado una masa de 500 gramos a un lado de la galga y la lectura ha variado por debajo de los 5 gramos.

Así que ahí seguimos. Depurando el código y metiendo algunas facilidades útiles, como poder seleccionar el modelo de motor, hélice, esc o batería, para que aparezca en el informe de resultados..

Seguiremos informando ...

salu2

he podido comprobar (ya lo podía haber hecho antes) que tal error no existe. Yo soy el primer sorprendido, pero no hay lugar a dudas.

Lamento ser el culpable del retraso
Como compensación, te voy a aclarar por qué no existe el error... y por qué es sorprendente que no lo haya:
Si te fijas en esa forma tan peculiar que tienen los taladros que ahuecan el soporte de la galga, están pensados para que la deformación sea lo más independiente posible del punto de aplicación de la fuerza. Si el material del soporte no se estira ni se comprime, la deformación de la galga nunca va a formar ángulo entre las dos partes macizas del soporte, sino que el ángulo se va a formar entre la parte ahuecada y las dos partes macizas, deformando esa zona en forma de paralelepípedo, y los ejes de las partes macizas van a desalinearse pero permaneciendo paralelos, con lo que, en teoría, no afectaría el punto de aplicación de la fuerza (dentro de unos límites que no lleguen a comprimir o estirar el material de la parte ahuecada). En las galgas que se usan para pesaje industrial, esto está bien conseguido dentro de los límites operativos de la galga, y lo habitual es que la galga quede horizontal, y los ganchos que sujetan la galga al soporte del que va colgada y al objeto a pesar, quedan verticalmente en la mediatriz de la galga. En galgas más baratas, como las usadas en las básculas de las farmacias (hace unos 25 años participé en el diseño de una de las primeras que te pesaban, te medían y te daban un ticket con el peso y la altura) nos encontrábamos con unas discrepancias del orden de los 200~300gr en función de dónde se situaban los pies, y la única forma que encontramos para solucionarlo fue ubicar la silueta de unas huellas en el punto preciso donde había que situarse . Está claro que esta discrepancia de en torno al 0.4%, aunque importante cuando se trata de controlar el peso corporal, sería despreciable en una aplicación como la que tenemos entre manos. Pensaba que en estas galgas chinas con soporte de aluminio, la discrepancia sería bastante mayor; pero se ve que, al medir fuerzas tan bajas, la deformación de la parte maciza es totalmente despreciable. Lamento el retraso y los gastos

Un saludo.

Poniente escribió:

he podido comprobar (ya lo podía haber hecho antes) que tal error no existe. Yo soy el primer sorprendido, pero no hay lugar a dudas.

Lamento ser el culpable del retraso
Como compensación, te voy a aclarar por qué no existe el error... y por qué es sorprendente que no lo haya:
Si te fijas en esa forma tan peculiar que tienen los taladros que ahuecan el soporte de la galga, están pensados para que la deformación sea lo más independiente posible del punto de aplicación de la fuerza. Si el material del soporte no se estira ni se comprime, la deformación de la galga nunca va a formar ángulo entre las dos partes macizas del soporte, sino que el ángulo se va a formar entre la parte ahuecada y las dos partes macizas, deformando esa zona en forma de paralelepípedo, y los ejes de las partes macizas van a desalinearse pero permaneciendo paralelos, con lo que, en teoría, no afectaría el punto de aplicación de la fuerza (dentro de unos límites que no lleguen a comprimir o estirar el material de la parte ahuecada). En las galgas que se usan para pesaje industrial, esto está bien conseguido dentro de los límites operativos de la galga, y lo habitual es que la galga quede horizontal, y los ganchos que sujetan la galga al soporte del que va colgada y al objeto a pesar, quedan verticalmente en la mediatriz de la galga. En galgas más baratas, como las usadas en las básculas de las farmacias (hace unos 25 años participé en el diseño de una de las primeras que te pesaban, te medían y te daban un ticket con el peso y la altura) nos encontrábamos con unas discrepancias del orden de los 200~300gr en función de dónde se situaban los pies, y la única forma que encontramos para solucionarlo fue ubicar la silueta de unas huellas en el punto preciso donde había que situarse . Está claro que esta discrepancia de en torno al 0.4%, aunque importante cuando se trata de controlar el peso corporal, sería despreciable en una aplicación como la que tenemos entre manos. Pensaba que en estas galgas chinas con soporte de aluminio, la discrepancia sería bastante mayor; pero se ve que, al medir fuerzas tan bajas, la deformación de la parte maciza es totalmente despreciable. Lamento el retraso y los gastos

Un saludo.

Nada de culpabilidades, hombre. Faltaría mas. Todo lo contrario, gracias por el interés mostrado y por la explicación

un saludo

Enhorabuena por el analizador, está genial.

No se si habría algún calculo para poder sacar el rendimiento del motor, tenemos la potencia de salida en forma de empuje (gr), y la de entrada en W.

Un saludo

Jose Luis28 escribió:Enhorabuena por el analizador, está genial.

No se si habría algún calculo para poder sacar el rendimiento del motor, tenemos la potencia de salida en forma de empuje (gr), y la de entrada en W.

Un saludo

Gracias. Me alegra que te guste.

Supongo que te refieres a que se calcule los gramos de empuje por watio consumido ¿no?

La verdad es que en el display que he puesto ya no me cabe más información, pero a la hora de sacar el archivo de log no veo problema. Voy a ver qué pinta tiene la gráfica que se saca por ahí

Gracias por el aporte

Si pero no, tienes razón, sería una forma de expresar el rendimiento. (Gr/W), no, no te preocupes por indicar eso.

Yo me refiero a si de alguna forma de podrían pasar esos gr. a W para expresarlo en % al tener las mismas unidades.
Supongo que si se pudiera, serían calculos muy complejos.


Un saludo

Hola, el rendimiento de un motor eléctrico es fácil de calcular: Pout/Pin
Pin = V * I
Pout = par * w

w = velocidad angular (rpms)

Lo único que habría es que calcular (aunque sea aproximadamente) en par aplicado a la hélice.

Aunque para el caso con una simple división empuje/Pin serviría.

S2

Ranganok Schahzaman

Ranganok escribió:
Lo único que habría es que calcular (aunque sea aproximadamente) en par aplicado a la hélice.



S2

Ranganok Schahzaman

Ni idea como, dale a la sesera Ranganok, aunque sea aprox.

Un saludo

Ranganok escribió:Hola, el rendimiento de un motor eléctrico es fácil de calcular: Pout/Pin
Pin = V * I
Pout = par * w

w = velocidad angular (rpms)

Lo único que habría es que calcular (aunque sea aproximadamente) en par aplicado a la hélice.

Aunque para el caso con una simple división empuje/Pin serviría.

S2

Ranganok Schahzaman

Pues la verdad es que no se me ocurre cómo puedo obtener el par aplicado a la hélice partiendo del empuje que me genera el motor ¿alguna sugerencia?

salu2

El par producido por el motor es relativamente facil de medir.

Se atornilla el motor a a una barra y se apoya el extremo de esta barra en un punto fijo el otro en una bascula electrónica.

El par es el producto de la fuerza por la distancia, física elemental.

Con un sistema similar se obtenian las curvas de potencia de motores de explosión publicadas hace unos años en RCModel.