Waga z określeniem środka ciężkości modelu.

[Wiesiek1952]

Zimowa pora, latać się nie da a coś trzeba robić. :-) Postanowiłem spróbować zrobić wagę taką jak z https://glidercg.wordpress.com  To jest oczywiście "Based on the original development of Olav Kalhovd" choć dość istotnie zmieniłem algorytm obliczeniowy. W oryginale ŚĆ jest wyliczany w jakiś strasznie skomplikowany sposób z użyciem trójkątów i dość pogmatwanej logice programu. 

 

Opis budowy.

 

Potrzebne są elementy wydrukowane na drukarce 3D (zainteresowanym mogę udostępnić pliki STL):

 

 

Elektronika – Arduino Nano V 3.0 (za coś ok 13.80 z Allegro), dwie płytki wzmacniacza do belki tensometrycznej (coś ok. 6 zł za sztukę), dwie belki tensometryczne po ok 23 zł za szt., ekran LCD 2 x 8 (13 zł), wyłącznik za 2 zł, zatrzask do baterii 1 zł plus nieco kabelków typu „kynar” no i bateryjka 9V 6F22.

 

Ustrojstwo jest głównie pod dość lekkie modele szybowców (klasy F5J) i stąd moje belki tensometryczne to 2kg na przód i 3 kg na tył co daje możliwość ważenia i pomiaru CoG w modelach do ok. 4 kg. Tylna podpora na wadze jest ok. 150 mm od krawędzi natarcia stąd centropłat musi mieć min 155-160 mm cięciwy.

 

 

Połączenie jest naprawdę proste. Jest sporo lutowania ale wystarczą naprawdę podstawowe umiejętności lutowania.

 

Składanie zaczynamy od montażu i przylutowania płytek wzmacniacza do belki tensometrycznej.

 

 

Potem lutujemy kabelki wychodzące z płytki od tensometru do Arduino Nano jak niżej:

 

GND -> GND

5 V -> 5V,

DAT -> D12  (dla przedniej belki),

CLK -> D11 ( dla przedniej belki),

DAT -> D8 (dla tylnej belki),

CLK – D7 (dla tylnej belki).

 

W zależności od producenta płytki wzmacniacza mogą być nieco inne oznaczenia np. DT zamiast DAT lub SCK zamiast CLK bądź SDA i SCL. SDA to dane a SCL to „clock” czyli zegar.

 

Numery pinów na Arduino oczywiście można zmienić ale wymaga to zmian w programie. Niewprawnym w programowaniu Arduino zalecam pozostawić tak jak w wyżej.

 

 

Teraz trzeba zrobić download programu do Arduino (darmowy).  Dobrze jest zaizolować płytki jak na zdjęciu poniżej. Arduino podłączamy do komputera kablem USB – trzeba poustawiać rodzaj płytki Arduino plus ściągnąć drivery. Może być z tym trochę zabawy zwłaszcza na Mac’u ale da się to dość szybko ogarnąć. Mnie zajęło ok 30 min Na Macowym High Sierra. Na PC-tach jest znacznie prostsze.

 

 

 

 

Wgrywamy program do kalibracji (mogę udostępnić choć można również znaleźć w sieci) i kalibrujemy każdy z czujników osobno. Potrzebne jest coś o dość dokładnie znanej wadze. Ja używałem „kowadełek jubilerskich” uprzednio zważonych na precyzyjnej wadze. Zapisujemy wyniki każdego ze współczynników bo będą potrzebne do wstawienia w finalnym programie.

 

Po kalibracji dolutowujemy LCD w kolejności:

 

     LCD.    ARDUINO

1.     VSS. ->  GND

2.     VDD -> 5V

3.     V0 -> potencjometr jasności LCD (ja użyłem rezystora 200 Ohm) -> masa

4.     RS -> D10

5.     RW -> GND

6.     E -> D9

7.     Nieużywane

8.     Nieużywane

9.     Nieużywane

10.  Nieużywane

11.  DB4 -> D5

12.  DB5 –> D4

13.  DB6 -> D3

14.  DB7 – D2

 

 

 

 

Po polutowaniu podłączamy wszystko do kompa i wgrywamy na Ardiuno program liczący (mogę udostępnić mój).

 

 

Potem pozostaje tylko podłączenie baterii i zapakowanie wszystkiego do środka. Raczej nie powinno się podłączać baterii i kabla USB. Niby (teoretycznie) Arduino jest zabezpieczone i samo wybiera źródło zasilania ale… Arduino z Allegro to chiński klon i… u mnie padło przy pierwszej próbie. Czyli ZAWSZE fizycznie odłączamy baterię przed podłączeniem kabla USB.

 

 

 

No i mamy efekt końcowy:

 

 

 

Jest kilka rzeczy wymagających komentarza:

- W moim modelu odstęp od krawędzi natarcia do przedniej podpory to 27.1 mm a do tylnej 150.2. Jeśli jest inny odstęp to wymaga to oczywiście zmian w programie.

- bardzo istotna jest równoległość przedniego i tylnego widelca. Warto sprawdzić suwmiarką odstęp pomiędzy widelcami po obu stronach. U mnie to ok 102.5 mm.

 

 

Jaka jest dokładność urządzenia? Dość dobra. Ciężar modelu jest na poziome +/- 2 g. Środek ciężkości bezwzględny ok. +/- 0.2 mm a względny +/- 0.1 mm. Dokładność względna to jest jak model leży na wadze i przesuwam akumulator sprawdzając o ile przesunie się SC. Podane wartości są szacunkowe.

 

Na koniec trzeba dodać – finalne ustawienie ŚC modelu i tak odbywa się w powietrzu, w locie. Ustrojstwo jest bardzo pomocne w budowie czy wstępnym wyważaniu bądź sprawdzeniu „wylatanego” CoG. Latanie nie zastąpi. J

 

[Gość]

...

[Wiesiek1952]

Urzadzenie ladnie wyglada, ale jesli chodzi o reszte, niewiele z tego rozumiem, wiec mnostwo pytan cisnie sie do mojej glowy.

 

Jesli waga do wywazania modelu, to z zalozenia jej zadaniem jest umozliwienie okreslenia polozenia srodka ciezkosci tegoz modelu. Te sama funkcje spelniaja tez dwie pionowo umocowane w imadle listwy o odpowiednio uksztaltowanych koncowkach - rozwiazanie funkcjonujace, choc pod wzgledem technicznym niewatpliwie skrajnie ordynarne w porownaniu z Twoim, eleganckim urzadzeniem.

 

Jesli wiec pozwolisz zapytac, gdzie (poza estetyka) zatem widzisz zalety Twojego urzadzenia? Wygoda uzycia? Dokladnosc? A jesli dokladnosc, co rozumiesz pod tym pojeciem? Dokladnosc odczytu? Dokladnosc obliczenia procesora? Dokladnosc dzialania mechanizmu, a jesli tak, w jaki sposob daje sie ona ustalic wzglednie zapewnic?

 

Dziekuje.

 

Na listwach w imadle czy w jakiejkolwiek innej wyważarce model się gibie - jest zwyczajnie niestabilny. Trudno cokolwiek przesunąć w modelu. Tu model leży wygodnie podparty w czterech punktach i łatwo można zobaczyć jaki wpływ na SC ma przesunięcie regla, baterii czy nawet podmiana silnika bo można złożony model położyć na wadze i doczepiać te wszystkie elementy taśmą no i widzieć jaki będzie środek ciężkości. 

 

Dokładność wynika z podawanej przez producenta dokładności belki tensometrycznej 0.03% i 0.01% wpływ temperatury. To dla czujnika 2 kg daje ok. 0.6 grama. Dwie wagi (dwa czujniki) to ok. 1.2 g plus niedokładności kalibracji - razem te +/- 2 g. Powtarzalność pomiaru jest identyczna (teoretycznie wg. producenta) a znacznie lepsza naprawdę. Jako, że nie wykorzystujemy pełnego zakresu każdej z belek tensometrycznych dokładność jest zapewne sporo lepsza bo 0.07% od 1500g wskazuje, że dokładność pomiaru wagi modelu jest blisko +/- 1g

 

Dokładność określenia SC wynika z dokładności pomiaru samej wagi i precyzji wykonania elementów. W druku 3D to jest na poziomie 0.1mm. Same rachunki praktycznie nie mają wpływu - gdzieś tam na którymś miejscu po przecinku - pomijalnie małe.

 

EDIT: Tak gwoli informacji - chyba wszytkie dostępne na rynku wagi "elektroniczne" oparte są o jakieś elementy tensometryczne. Belki tensometrycznej jest najwięcej bo to najłatwiejsze i dość precyzyjne.

[Gość]

...

[Jacek Walenciak]

Tu można kupić http://mahmoudi-modellsport.eu/glidercg jakby ktoś potrzebował.

[cZyNo]

dwie wagi kuchenne wystarczą :

https://planet-soaring.blogspot.com/2017/02/how-to-calculate-cog-from-weight.html

 

i wyjaśnienie jak to działa.

[Wiesiek1952]

dwie wagi kuchenne wystarczą :

https://planet-soaring.blogspot.com/2017/02/how-to-calculate-cog-from-weight.html

 

i wyjaśnienie jak to działa.

Nie. Wg. nich jeszcze potrzebny jest Excel ;-) Ale tak to działa tyle, że excela zastępuje Arduino Nano. :-)

[cZyNo]

dla chcącego kalkulator i kartka wystarczy

[Gość]

...

[mar_io]

Witam, 

Chciałbym zapytać czy ktoś z Was zrobił ostatnio wagę taką lub podobną jak w tym poście? mam kilka pytań. Utknąłem z projektem i chciałem prosić o pomoc.

[Ryszard_I]

W zeszłym roku wystrugałem taką wagę https://www.rc-network.de/threads/3in1-diy-schwerpunktwaage-ewd-winkel-und-ruderwegmessung-in-einem-gerät.11826070/page-4 . Zachęcam do budowy ponieważ jest dokładny opis, schemat, plik wsadowy  do arduino oraz pliki STL elementów konstrukcyjnych wagi. Nie sposób utknąć z projektem .