brushless per giroscopio...

[criss]

Ciao a tutti,
so di essere nel posto giusto, spero non mi lapidiate per la mia ignoranza
Voglio costruire un giroscopio motorizzato, mi servirà per stabilizzare un'apparecchiatura video, su questo sito vi farete subito un'idea su cosa sto parlando: http://www.usdynamicscorp.com/precision ... /index.asp cliccate su "Inertial products Overview".
Vorrei utilizzare dei motori brushless veloci da modellismo, arrivano tranquillamente anche a 30.000 giri, azionati da apposito controllore (per le prove utilizzerò un variatore di velocità da modellismo). La massa cioè il volano, verrà fissata direttamente sull'asse del motore, sull'altro lato verrà assicurata al supporto attraverso un cuscinetto.
Il problema è che di fisica non ne capisco e nemmeno di come funziona un brushless, quindi mi trovo in difficoltà sul dimensionamento. So per certo che più giri ha la massa e più grande è, più la stabilizzazione è garantita.
Vorrei quindi capire come fare a dimensionare il motore in relazione al peso della massa, senza bruciarlo e senza aspettare 1/2 ora prima che arrivi a regime di giri. Un dispositivo simile, utilizzato per le stesse applicazioni so che arriva a regime dopo 15 minuti dall'accensione, ma non so che tipo di motore usi. Pensavo di iniziare le prove con un volano di 500 gr., che caratteristica del motore devo valutare per dimensionarlo correttamente??
Grazie a tutti e scusate la semplicità dell'esposizione
Ciao,
Criss

[mario_maggi]

criss,

Vorrei quindi capire come fare a dimensionare il motore in relazione al peso della massa,

cosa non facile, devi anche arrivare a valutare le forze "disturbanti" e la velocita' dei disturbi.
Poi devi definire qual'e' - nell'unita' di tempo - la massima variazione di posizione accettabile, dopodiche' si puo' iniziare a fare dei calcoli.
Se vai con lo spannometro rischi di fare un lavoro che non da' i risultati sperati. Si tratta comunque di uno dei problemi di piu' difficie soluzione. Auguri!
Ciao
Mario

[criss]

Grazie Mario per l'interessamento, cosa sono le forze disturbanti? Ti riferisci sempre al dimensionamento del giroscopio nei confronti del sistema da stabilizzare o al motore nei confronti del volano?
Comunque, mi rendo conto che l'approccio è poco scentifico, ma se diamo per scontato che un giroscopio con una massa di 500 gr. che gira a 20.000 rpm va bene, soddisfa le mie esigenze, diventa più semplice dimensionare il motore? Partendo da questo presupposto è possibile trovarare il motore giusto per il tipo di massa e velocità?
Mandi,
Criss

[mario_maggi]

criss,

cosa sono le forze disturbanti? Ti riferisci sempre al dimensionamento del giroscopio nei confronti del sistema da stabilizzare

si, se applichi una telecamera ad un oggetto che prende molti colpi, bisogna valutare l'intensita' dei colpi e la ripidita' del transitorio.
Io comunque non ti posso aiutare, passo la palla.
Ciao
Mario

[criss]

ciao a tutti, vorrei riprendere questo post perché nel frattempo ho studiato un pochino ed ora vorrei.... che mi correggeste i compiti!!
Scherzi a parte, ecco quanto:
il volano di ottone (di forma cilindrica) ha una massa di 1,70816 kg., un diametro di 80 mm ed un'altezza di 40 mm.
Ho calcolato il momento di inerzia J, trattandosi di un cilindro ho applicato la formula ½ Mr2, risultato: 0,001366528 kgm2.
Da qui ho calcolato la rampa di accelerazione del motore per portare il volano a 30.000 rpm mantenendo la coppia entro i limiti di sicurezza del motore scelto, che è un brushless Maxon 24 V= mod. EC"" 169007 (scheda tecnica: http://www.etracker.de/lnkcnt.php?et=pK ... IT_159.pdf ), con la formula C=(30.000*0,105)/(5*60))*1000 ho calcolato che con una rampa di 5 minuti, la coppia di avviamento è di 14,348544 mNm. con la costante di coppia riportate nella scheda tecnica del motore ho calcolato che l'assorbimento di corrente durante la rampa è di 2,24 A.
FINO QUI E' TUTTO OK? O HO CAPPELLATO QUALCOSA?
Mi è sorto il dubbio che i cuscinetti usati SKF 61900-2Z potessero generare un momento d'atrito importante per i calcoli, quindi rivolgendomi agli applicativi messi a disposizione sul proprio sito dalla SKF http://www.skf.com/portal/skf/home/prod ... ink=1_0_37 (scusate non mi permette il link diretto, dovete cliccare sulla formuletta del momento d'atrito a metà articolo) risulta un momento d'atrito relativamente basso 1,43 Nmm (DOMANDONA: mNm e Nmm sono equivalenti, vero?) ed una resistenza all'avviamento di 0,095 Nmm. Siccome il giroscopio lavorerà in tutte le posizioni ed i cuscinetti sono due, (vedi schema) per il calcolo ho ripartito equamente sia il carico assiale che quello radiale, espressi in N, quindi ho preso il peso del volano, trasformato in N e diviso per due, risultato 8,33 N, il concetto è giusto?
Ora: per essere precisi, è corretto che io sommi la resistenza all'avviamento dei cuscinetti con la coppia d'avviamento?
Il momento d'atrito invece ce l'ho sempre durante il funzionamento, vero? Ma il momento del volano una volta portato a regime, come lo calcolo? Mi sfugge un concetto, scusate, se la coppia è l'inerzia per l'accelerazione angolare, quando il volano è a regime, non dovendo accelerare ulteriormente, non c'è coppia? In parole povere: come calcolare l'assorbimento del motore con il volano a regime?
Ritornando al motore, se dalla scheda tecnica la coppia nominale (copia continua max) è di 15,8 mNm, con 14,348544 mNm di avviamento dovrei stare tranquillo?!
Mi rendo conto che sono "poco professionale" ed ho fatto molte domande con un articolo lungo, ma quello che ho esposto l'ho imparato in questi mesi e siccome non conosco nessuno a cui chiedere se i mie ragionamenti sono corretti o se ho dimenticato qualcosa, e specialmente ho paura di bruciare il motore, ...confido nella vostra misericordi

Immagine 6.png (32.19 KiB) Osservato 10300 volte

[RenzoDF]

il volano di ottone (di forma cilindrica) ha una massa di 1,70816 kg., ... la coppia di avviamento è di 14,348544 mNm.

Scusami criss ma non ti sembra di esagerare con le cifre significative ?

[criss]

in effetti è previsto anche un coperchio che chiude il tutto, il giunto elastico è il più piccolo che ho trovato, il fornitore del motore mi ha raccomandato assolutamente di usare giunti elastici al fine di non sollecitare l'albero e di conseguenza il suo cuscinetto. L'atrito viscoso non l'ho proprio considerato spero non pregiudichi troppo la velocità, il vano che contiene il volano non è cilindrico ma per semplicità di lavorazione è sfaccettato.
L'equilibratura è la cosa che mi tormenta fin dall'inizio, per ora mi sono informato superficialmente, ho trovato aziende che equilibrano a quelle velocità, alcune chiedono molto (a mio giudizio), ho trovato anche appassionati costruttori di turbine da aeromodello che possiedono equilibratici per alte velocità, per ridurre al massimo il problema ho tenuto le tolleranze di lavorazione molto basse.
I cuscinetti sono, credo, liberi, nel senso che sono schermati perché contengono grasso, con un tipo di schermatura particolare a z per evitare il più possibile contatto ..., scusa ma precaricarli che vantaggio porterebbe? La molla dovrebbe essere dentro, tra le sfere !?!? no questo argomento non lo conosco, sono andato da un rivenditore skf, ho spiegato quello che dovevo fare, le forze in gioco e mi hanno consigliato quel modello.
P.S. La risposta è NO! Non sto costruendo nessun missile balistico intercontinentale

Immagine 7.png (34.81 KiB) Osservato 10250 volte

[criss]

Scusami criss ma non ti sembra di esagerare con le cifre significative ?

si Renzo..... forse ho esagerato!!

[Domenico]

velocità angolare = 30000 * 2 * Pi / 60 = 3141.6 rad/s
accelerazione = 3141.6 / 300 = 10.47 rad/s^2
coppia = inerzia * accelerazione = 0.00136 * 10.47 = 0.0142 Nm

i calcoli mi sembrano corretti.

Domenico.

[criss]

la formula è questa:

CodeCogsEqn.gif (506 Byte) Osservato 9945 volte

esatto come dice Domenico, grazie anche a te per l'intervento
Userò il driver della Maxon, costruendo un generatore di rampa lineare che parta da 0 ed arrivi a 5v in 5 minuti perché quello interno al driver crea una rampa di max. 20".
Ho scelto 5 minuti perché (credo!) così il motore lavori entro parametri di sicurezza, altrimenti assorbirebbe troppa corrente per troppo tempo, con 5 minuti di rampa la coppia di avviamento è di 14,34 mNm ed assorbe meno della corrente nominale (corrente continua max) poco più di 2 A, così stò tranquillo.
Dimmi se sbaglio e se mi sfugge qualcosa!
perché dici che sarà dura a portarlo a 30.000 rpm?
Per ora non voglio migliorare niente, mi basterebbe sapere se così come ho calcolato funziona, cioè se il motore ce la farà a far ruotare quel benedetto volano, senza essere troppo sollecitato, ecco per ora questo mi basta, poi se non riesce ad arrivare a 30 krpm pazienza, ma vorrei capire perché. Dopo che avrò testato il tutto il mio obbiettivo sarà diminuire il tempo di rampa.
La tua valutazione e quella di altri esperti del forum su questo progetto è molto importante per evitare catastrofici fallimenti!!
Vorrei anche sapere un paio di cose che ritengo fondamentali:
1) Nmm e mNm sono equivalenti?
2) Come calcolo l'assorbimento di corrente una volta che il volano ha raggiunto gli rpm di lavoro?
3) Se la coppia è l'inerzia per l'accelerazione angolare, quando il volano è a regime, non dovendo accelerare ulteriormente, non c'è coppia?
Ciao
Criss