Calculadora de empuxo: 5 etapas

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:37

Neste projeto vou descrever como fiz um setup que monitora a Tensão, a Corrente, o empuxo desenvolvido pela hélice e a velocidade do motor. O sistema me custou muito pouco para fazer e funciona perfeitamente. Eu adicionei uma planilha do Excel que contém dados para a primeira corrida bem-sucedida. Também adicionei gráficos à medida que eles descrevem os dados de uma vez. Espero que gostem do projeto e se houver alguma confusão ou alguma dúvida ou sugestão comente abaixo ou me mande uma mensagem.

Eu adicionei um documento detalhado de um projeto muito semelhante que havia feito antes. Baixe isso para ainda mais detalhes

Suprimentos, além de seu ESC e Motor-

• Quadro de desempenho
• Reistor shunt
• LM324
• Fios
• Madeira
• Dobradiça
• Arduino

Etapa 1: fazer o sensor de impulso

O sensor de empuxo em sua base é apenas um sensor de força. A forma mais comum de medir a força é usar uma célula de carga. No entanto, decidi ir um pouco antiquado e desenvolvi meu próprio sensor. Isso foi particularmente possível para mim porque comprei uma impressora 3D recentemente e, portanto, fazer peças personalizadas não era um problema.

O sensor tem duas partes principais, a mola e o sensor. A mola, como todos sabemos, terá um deslocamento proporcional à força aplicada sobre ela. No entanto, é muito difícil encontrar uma pequena mola com a rigidez e o tamanho corretos e, mesmo que você encontre uma, é outro pesadelo configurá-la corretamente e fazê-la funcionar do jeito que você deseja. Portanto, substituí completamente a mola por uma tira de alumínio, com 2 mm de espessura e cerca de 25 mm de largura.

A viga do cantilever deve ser mantida com muita firmeza em uma das extremidades ou os valores ficarão errados com certeza. Também fiz um acessório especial na outra extremidade para que seja fácil acoplar ao resto do sistema.

A viga cantilever foi então fixada ao potenciômetro deslizante linear por uma haste de acoplamento que também foi impressa em 3D.

Imprimi todos os furos de acoplamento um pouco menores que o diâmetro da rosca dos parafusos que eu tinha para que não haja folga no sistema. O suporte do potenciômetro também foi impresso em 3D como o resto.

Etapa 2: Sensor de velocidade

Uma das minhas maiores invenções da minha vida (até hoje) é o sensor de velocidade destinado a medir a velocidade angular de qualquer dispositivo. O coração do sistema é um ímã e um sensor de efeito hall. Sempre que o ímã cruza o sensor de efeito Hall, a saída cai baixo. Isso requer um resistor pull up entre a saída e a linha de 5V. Esse trabalho é feito pelo resistor pullup interno do arduino. Os ímãs são dispostos em um anel em dois pólos extremos. Isso ajuda a equilibrar os pesos do sistema. O sensor de efeito Hall é colocado em um slot dedicado que foi impresso em 3D. O suporte é projetado de forma que a altura e a distância possam ser ajustadas.

Sempre que o ímã está perto do sensor Hall, a saída do sensor é baixa. Isso aciona a interrupção no arudino. A função de gatilho então anota a hora.

Sabendo o tempo entre dois cruzamentos, pode-se facilmente determinar a velocidade angular de qualquer corpo em rotação.

Este sistema funciona perfeitamente e usei-o em outro projeto meu.

Etapa 3: Tensão

Isso é basicamente para medir a potência consumida pelo ESC e, portanto, pelo motor. medir a tensão é a coisa mais fácil que se aprende ao usar o Arduino. Use pinos analógicos para medir qualquer tensão de até 5 V e use um divisor de tensão para qualquer tensão superior a 5 V. Aqui as condições eram tais que a bateria poderia atingir uma tensão máxima de 27 volts ish. Então eu fiz um divisor de tensão para fazer um divisor que fornece 5 volts sob uma alimentação de 30 V.

Além disso, certifique-se de não causar um curto-circuito acidental nas linhas + e -, o que pode facilmente resultar em incêndio.

Etapa 4: Medir a corrente

Medir a corrente ou manipular a corrente em qualquer forma requer conhecimento e experiência do que você deseja fazer. Os shunts que usei foram quatro resistores de 0,05 ohm e 10W. Isso significa que eles podem lidar com uma corrente de (P / R) ^. 5 = (40 /.0125) ^. 5 = 56,56A. Isso foi mais do que suficiente para mim.

Certifique-se de fazer traços de solda grossos e usar fios grossos ao lidar com correntes tão grandes. Dê uma olhada na parte de trás do meu circuito, especialmente na região do shunt, onde fios super grossos são usados

Também é importante usar alguns filtros de passagem baixa em combinação com os shunts. Eu adicionei uma imagem do desenho atual do ESC conforme medido pelo meu DSO138. Este é um grande mumbo jumbo para o arduino processar e, portanto, um filtro passivo significaria muito para o arduino. Usei um capacitor de 1uF em combinação com um potenciômetro de 100k para fazer o filtro.

Por favor, entre em contato comigo caso tenha alguma dúvida nesta seção. Isso pode destruir sua bateria se não for feito da maneira certa.

Etapa 5: faça upload do programa e faça conexões

• SAÍDA DO SENSOR DE EFEITO DE SALA = D2
• SAÍDA DO AMPLIFICADOR DO SENSOR DE FORÇA = A3
• SAÍDA DO DIVISOR DE TENSÃO = A0
• SAÍDA DO AMPLIFICADOR DE CORRENTE = A1

A primeira linha do programa é o tempo em segundos. É importante se você deseja medir a aceleração ou qualquer coisa dependente do tempo.

Você está pronto aqui e agora colete todos os tipos de dados de seu novo dispositivo.