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 .

[mar_io]

Bardzo ciekawy projekt. 

Ja swoją wagę mam uruchomioną jednak mam z nią dwa problemy. 
1) przednia belka pokazuje dokładnie wagę i wszystko jest okej, tylna natomiast nie do końca jest różnica kilku gram. Nie jestem pewien czy da się to skalibrować

2) pierwsza linia wyświetlacza jakoś dziwnie pokazuje mi napięciu aku - skacze zamiast pokazywać wartość, druga linia już okej wraz z położeniem CG. 

Ciągle uczę się programowania arduino i powoli mam nadzieję że ogarnę temat.

[Ryszard_I]

Projekt Wiesia?

[mar_io]

projekt ten sam, który opisywał choć akurat na githubie jest już kilka jego odsłon. Ja wzorowałem się na oryginale 

[Ryszard_I]

Wiesia waga wymaga wgrania programu do kalibracji. Kalibrujesz oba czujniki za pomocą ciężarków o znanej wadze. Następnie wgrywasz soft wagi i gotowe. Na githubie jest waga z trzema przyciskami które umożliwiają poruszanie się po menu wagi. W jednym wsadzie ma wszystko co potrzebne do kalibracji oraz do działania wagi. Waga taruje się automatycznie po każdym włączeniu zasilania. 

 

Manual do wagi Wiesława.

Procedura kalibracji wagi CoG.docx

[mar_io]

Super dzięki wielkie, a czy oprogramowanie od Wiesia jest dostępne na githubie bo nie umiem zlokalizować. Z którego Ty projektu korzystałeś konkretnie? Bo widzę że te trzy przyciski to bardzo dobry pomysł…

[Ryszard_I]

Poprosiłem Wiesia i udostępnił mi wszystko co jest niezbędne do zbudowania jego wagi. 

[mar_io]

Napisałem do niego pw ale długo się nie logował na forum także mam nadzieję że odpowie.

[Ryszard_I]

Coś drgnęło w temacie wagi?

[mar_io]

Tak napisałem do autora, wysłał mi jak prosiłem potrzebne pliki.  Jednakże uważam że brakuje tutaj na forum konkretnego tutorialu co do tych wag lub ich wariacji. Ja musiałem się nieźle namęczyć aby to działało. A sprawa fajna bo koszt takiej wagi to może 150zł maksymalnie. A sprzedawane są za nie wiem 500zł?