Autocostruzione stabilizzatore elicottero

[Sherman]

Originalmente inviato da TanaDeiSuini

io abbandonerei l'idea dei gyro in quanto, come ha gia' espresso un utente (perdonami ma non ricordo piu' il post e quindi il tuo nome ) non porterebbe l'ely dritto, ma appunto regolato su un asse o su un punto che lui sceglie essere quello giusto, basti vedere il rotore di coda, anche se munito di gyro, mica l'eli decolla e atterra sempre nella stessa posizione..applicate lo stesso discorso sugli altri movimenti.

La soluzione quindi è misurare l'inclinazione dell'eli perché la forza di gravità ci restituirà sempre l'asse perpendicolare al piano di terra
E da quanto ho visto in video, l'hai gia' trovata: mi pare di aver visto, appunto, che sin tanto che tu tieni il sensore inclinato, il servo resta in risposta finché il sensore non viene portato dritto.

Un altro utente ha detto: perché non spostare con dei microservi il sensore?
Bhe, senza stare a ricorrere a questo strataggemma meccanico, puo' essere fatto per via elettronica direttamente. Senza trovare la posizione "neutra" degli stick come inizialmente proponevi, perché non aggiungere sulla funzione matematica che rapporta l'angolo d'inclinazione retto all'angolo di rotazione del servo, una semplice variabile s che vada a spostare lo zero del sensore (ovviamente una per asse)?

s sarebbe proprio il valore dato dallo stick, la funzione invece viene calcolata in base al fatto che lo stick della radio è un insieme di due assi disposti a 90°, il tuo piatto invece lavora su tre semi-assi a 120°.

Quindi alla radio dovresti impostare come avessi un piatto a 90°, poi la conversione su tre semiassi a 120° andrebbe fatta SOLO dal tuo pic.
Per la conversione e la sua relativa funzione, basta andare a prendere una generica funzione usata in qualsiasi radio.


Partendo invece con la radio direttamente a 120°, per te sarebbe scomodo, in quanto poi lo dovresti convertire a 90° per essere compatibile con i tuoi sensori (che lavorano a 90°) e poi lo devi ancora una volta riconvertire a 120°.


Volendo usare una soluzione piu' semplice che non ti faccia diventare scemo e di conseguenza usare anche un microcontrollore piu' semplice, niente seni, coseni, arcotangenti, etc etc è quella di usare TRE sensori disposti a 120° l'uno dall'altro, ognuno che lavori su uno dei TRE servi del piatto. Questo ti eviterebbe di diventare matto e per quanto riguarda la varibile s bhe, da gestire sarebbe proprio un'idiozia, perché tanto la radio ti spara direttamente, non due, ma ben TRE segnali, tre s, da sommare o aggiungere allora zero di ognuno dei TRE sensori.

Infatti, quello che avevo suggerito di fare con tre gyro a 120°, dicendo pure che la sola utilità sarebbe stata quella di tenere l'eli in hovering se c'era prima dell'attivazione del sistema.

Il problema è che gli accelerometri funzionano solo quando l'eli è fermo, altrimenti la sommatoria delle forze sarebbe un vettore di dirersa entità e direzione rispetto a quello di gravità, che è il riferimento del sistema per rimanere orizzontale.

Pertanto c'è bisogno sempre di un altro riferimento, che non vari con i movimenti dell'elicottero, e che quindi sia un parametro sempre attendibile per il sistema.

Un sistema simile, ma fine a se stesso, è l'orizzonte artificiale di un velivolo, che se non erro funziona proprio su principio giroscopico, e mantiene il proprio asse qualsiasi sia l'assetto di volo.

Così però ci si complica la vita, io direi che si dovrebbe continuare sulla strada dei gyro e vedere come và, anche se penso che il sistema non sarà capace di recuperare l'eli, ma al massimo di tenerlo in piano.

Per ottenere il risultato di recupero eli, sicuramente è necessario studiare un sistema ibrido, una parte dedicata alla ricerca del parallelismo terreno - piano rotore, e un'altra dedicata alla stabilizzazione del piano rotore (gyro).

C'è da studiare...

Ciao

[TanaDeiSuini]

Originalmente inviato da Sherman

Il problema è che gli accelerometri funzionano solo quando l'eli è fermo, altrimenti la sommatoria delle forze sarebbe un vettore di dirersa entità e direzione rispetto a quello di gravità, che è il riferimento del sistema per rimanere orizzontale

Eh si, tutto sta a misurare l'inclinazione con un sistema che non sia sensibile alle accelerazioni dovute al moto sul piano sull'asse x e y. Mi metto subito in moto....tornerò con l'idea appena la partorirò.

[TanaDeiSuini]

ho la soluzione a livello teorico

Appena posso disegno uno schemino che riassume tutti i momenti e le forze in gioco e come poterne ricavare l'angolo della sola forza di gravità.
Il tutto senza usare sistemi complicati, ma sfruttando solo semplici principi di meccanica razionale.

La relativa conversione in realizzazione pratica a dopo, l'importante almeno è partire dal giusto principio.

[TanaDeiSuini]

Usando lo schema di un semplice pendolo, la teoria è questa:



la forza d la si puo' ricavare montando due accelerometri uno parallelo al piano dell'eli, uno perpendicolare (asse z) e con un semplice parallelogramma si ha la risultante d (che algebricamente si traduce nel semplice teorema di pitagora).
Non ci interessa l'entità della forza di gravità, ma ci torna utile a livello letterale (e non il suo valore reale) il suo angolo rispetto al piano per poter ricavare come agisce d sul sistema e la sua relativa funzione matematica. Alla fine il grosso risiede solo nel calcolo, cosa di cui si occupa senza problemi un microcontrollore.

[TanaDeiSuini]

stanotte il cervello mi frulla!!! e quando mi metto in testa una cosa non riesco a dormire.

Ho la soluzione teorica-pratica DEFINITIVA

Sbrogliando la funzione F(d) mi sono reso conto di una cosa molto stupida! E ho traslato la mia testa direttamente su un angolo di muro per quanto mi sono dato del deficente.

Nel sistema stiamo calcolando dei momenti. E qualcuno dirà: hai fatto la scoperta dell'acqua calda! ma capitemi, sono le 4 di notte e 2 cilindri su 4 sono spenti.

Il momento che ci interessa è dato dalla somma di tutte le forze di accelerazione sul braccio/volano che useremo come riferimento che in posizione di riposo il suo vettore sarà il vettore della forza di gravità (una cosa stupidissima da realizzare), semplificandolo poi sul nostro semplice pendolo con lo schema che ho disegnato sopra, l'angolo beta lo si calcola in un baleno!! Alfa poi, è la stupidissima differenza tra delta e beta.
Eliminiamo quindi un casino di calcoli per determinare f e il suo angolo di incidenza; si possono eliminare i due "brigosi" accelerometri e misurare direttamente il momento con un semplice dinamometro.

Se l'eli subisce accelerazione su tutti e tre gli assi, ma resta sempre "dritto" (non teniamo conto che per traslare si deve inclinare) l'angolo misurato col pendolo darà una forza uguale e contraria a quella dedotta dal momento. Quindi le due si annullano e nessun valore inciderà per l'aggiustamento dei servi. Ovviamente questa è solo una situazione teorica per comprendere meglio il funzionamento.

Se l'eli è fermo o viaggia e quindi non ci sono accelerazioni (situazione reale), il momento sarà nullo, l'angolo è direttamente quello misurato col pendolo.

Quando l'eli subisce sia accelerazioni ed è inclinato (altra situazione reale), il sistema restituirà per differenza solo l'angolo di inclinazione.


Ovviamente, l'eli quando ruota sul suo stesso asse quando cambia l'inclinazione, anch'esso provocherà una breve accelerazione (positiva o negativa). Questa breve accelerazione che disturba il sistema di calcolo, la si puo' tranquillamente eliminaremisurare con un gyro.

Quindi in definitiva:
- misurare l'angolo totale del pendolo rispetto al sistema con un trasduttore.
- misurare il momento delle forze (accelerazione/decelerazione) partendo da un dinamometro (elettronicamente ci serve un semplice sensore piezoelettrico di pressione come quelli usati nelle bilance)
- usare un gyro per annullare le forze generate dalla rotazione dell'eli intorno al suo stesso asse.

[TanaDeiSuini]

eccomi dopo una notte di giusto riposo.

Ho dato per scontato come misurare il momento dato dalle accelerazioni che subisce l'elicottero. Apro una piccola parentesi per approfondire.

In meccanica ogni figura geometrica ha il suo momento di inerzia che ci torna utile nello studio del comportamento durante la rotazione dei corpi.

La figura che mi è venuta subito in mente è uno spicchio di volano. Esattamente 1/4 di volano.

Si monta il volano incernierato, con l'eli in parallelo alla terra, una volta trovata la posizione di riposo, gli vengono tolti tutti i gradi di libertà applicando in maniera vincolata un sensore di pressione su di un lato del volato. In realtà rimane libero alla rotazione, ma con un arco di pochissimi decimi di millimetro, ovvero il range di misura del sensore, ma è una misura molto piccola per andare ad influenzare il sistema.

In questa posizione il volano andrà ad esercitare forza sul sensore ogni qual volta l'eli acceleri seguendo un verso che è diverso dalla perpendicolare al piano di terra. Quindi andiamo a misurare lo stesso momento che va ad influire la lettura sul pendolo.

Per semplificare mentalmente immaginate il volano come un secondo pendolo, assolutamente identico al primo!
Il primo essendo libero in rotazione misura angolo+momento, il secondo pendolo (volano) essendo non libero misura solo il momento. (angolo+momento)-(momento)=angolo

[Sherman]

Originalmente inviato da TanaDeiSuini

eccomi dopo una notte di giusto riposo.

Ho dato per scontato come misurare il momento dato dalle accelerazioni che subisce l'elicottero. Apro una piccola parentesi per approfondire.

In meccanica ogni figura geometrica ha il suo momento di inerzia che ci torna utile nello studio del comportamento durante la rotazione dei corpi.

La figura che mi è venuta subito in mente è uno spicchio di volano. Esattamente 1/4 di volano.

Si monta il volano incernierato, con l'eli in parallelo alla terra, una volta trovata la posizione di riposo, gli vengono tolti tutti i gradi di libertà applicando in maniera vincolata un sensore di pressione su di un lato del volato. In realtà rimane libero alla rotazione, ma con un arco di pochissimi decimi di millimetro, ovvero il range di misura del sensore, ma è una misura molto piccola per andare ad influenzare il sistema.

In questa posizione il volano andrà ad esercitare forza sul sensore ogni qual volta l'eli acceleri seguendo un verso che è diverso dalla perpendicolare al piano di terra. Quindi andiamo a misurare lo stesso momento che va ad influire la lettura sul pendolo.

Per semplificare mentalmente immaginate il volano come un secondo pendolo, assolutamente identico al primo!
Il primo essendo libero in rotazione misura angolo+momento, il secondo pendolo (volano) essendo non libero misura solo il momento. (angolo+momento)-(momento)=angolo

Mi pare che tu abbia risolto (l'ultimo post è stato più esplicativo, nonostante io sia giovane, sono un pò arruginito, e stavo andando a prendere il "manuale del perito" per capirci un pò ). Pare che la tua soluzione risponda alla specifica di progetto, rimane da pensare a come compattare il sistema per renderlo trasportabile da un eli...
Vediamo comunque che ne pensa Marco.

ciao

[Lanco]

Originalmente inviato da TanaDeiSuini

eccomi dopo una notte di giusto riposo.

Ho dato per scontato come misurare il momento dato dalle accelerazioni che subisce l'elicottero. Apro una piccola parentesi per approfondire.

In meccanica ogni figura geometrica ha il suo momento di inerzia che ci torna utile nello studio del comportamento durante la rotazione dei corpi.

La figura che mi è venuta subito in mente è uno spicchio di volano. Esattamente 1/4 di volano.

Si monta il volano incernierato, con l'eli in parallelo alla terra, una volta trovata la posizione di riposo, gli vengono tolti tutti i gradi di libertà applicando in maniera vincolata un sensore di pressione su di un lato del volato. In realtà rimane libero alla rotazione, ma con un arco di pochissimi decimi di millimetro, ovvero il range di misura del sensore, ma è una misura molto piccola per andare ad influenzare il sistema.

In questa posizione il volano andrà ad esercitare forza sul sensore ogni qual volta l'eli acceleri seguendo un verso che è diverso dalla perpendicolare al piano di terra. Quindi andiamo a misurare lo stesso momento che va ad influire la lettura sul pendolo.

Per semplificare mentalmente immaginate il volano come un secondo pendolo, assolutamente identico al primo!
Il primo essendo libero in rotazione misura angolo+momento, il secondo pendolo (volano) essendo non libero misura solo il momento. (angolo+momento)-(momento)=angolo

C'è di base il problema delle vibrazioni che vanno ad influenzare i pendoli meccanici se in sensori intervengono su un momento cortissimo.

[marcosinatti]

Visto che siete molto più ferrati di me in matematica e trigonometria, vorrei allegare questo documento, da quello che capisco sembra che tenendo conto delle accelerazioni su tutti e 3 gli assi, si riesca in qualche modo a capire l'inclinazione con precisione, però non mi è ben chiaro se anche questo pdf si riferisce ad un applicazione statica oppure anche dinamica.

[TanaDeiSuini]

Originalmente inviato da Lanco

C'è di base il problema delle vibrazioni che vanno ad influenzare i pendoli meccanici se in sensori intervengono su un momento cortissimo.

Il pendolo che misura l'angolo sarebbero gli accelerometri che lui ha gia' usato, quindi il problema non si pone.

Il problema resta invece per il quarto di volano che resterebbe sensibile alle vibrazioni... hummmm

L'unica sarebbe impostare una soglia di intervento che tenda a trascurare le vibrazioni e la massa stessa del volano.

Tanto le macrovibrazioni poi verrebbero considerate con accelerazioni, lette tranquillamente da entrambi i sensori (volano e accelerometro).

Cmnq penso che dalla teoria all'applicazione pratica ce ne passa...ma tanto tanto tanto!!

Perchè sono venute in mente le vibrazioni che in un certo qual modo sono arginabili, poi magari verranno fuori altri mille particolari, arginando mille cose il sistema potrebbe diventare INUTILIZZABILE.

L'unica è provare e regolare tutto empiricamente e vedere se puo' funzionare.

(un'altra soluzione molto semplice che pensavo proprio oggi pomeriggio sarebbe quella di usare dei sonar ad ultrasuoni, gli stessi che si usano nei metri elettronici, e misurare la distanza dal terreno a prua e in coda all'eli, la differenza ci restituisce l'angolo. Ma il sistema non dovrebbe essere troppo lontano da terra e il terreno non deve essere eccessivamente accidentato...mmmm, è solo una mera ipotesi, nulla di piu'!)