salve a tutti, dovrei misurare la posizione di un'asta flessibile di metallo, quali metodi posso usare? mi hanno consigliato degli strain gauge per effettuare la misura sulla deformazione, ma non mi convincono, ci soo alternative? La misura non dovrebbe interferire con il moto della barra.
Dipende da: ampiezza massima oscillazione, frequenza (o range di frequenze, se si dà il caso) di oscillazione, risoluzione richiesta. Aiuterebbe molto anche sapere: lunghezza barra, sezione, massa approssimativa, se è bloccata (o invece incernierata) all'altra estremità oppure in un punto intermedio, eccetera.
Non convincono neanche me. Devono essere soggette a forze notevoli per funzionare, e quindi accoppiano fortemente la barra al mondo esterno e ne alterano il comportamento.
Parecchie.
Mi vengono in mente tre possibili soluzioni
Otticauno: se la barra è sottile (un paio di millimetri) e l'oscillazione non va oltre 7-8 mm le metti dietro un sensore ottico di posizione (fotocella degradante doppia, Hamamatsu) e illumnini il tutto in modo più uniforme possibile. Il segnale in uscita dal sensore ti dà la misura della posizione. E' il metodo che interferisce meno con l'oggetto da misurare. Otticauno-uno: se la barra è troppo grande e/o l'oscillazione troppo ampia, si può metter dietro alla barra un array lineare di fotodiodi, magari rubato da un vecchio scanner. Il controllo illuminato/no ti indica la posizione.
Otticadue: Se la barra è grossa, tosta e robusta, uno specchietto (o scheggia di) metallizzato in superficie (anche lui rubato da uno scanner) fissato alla estremità oscillante e un laserino a diodo puntato sullo specchietto. Vai a raccogliere il riflesso sul solito sensore ottico di posizione, (o magari sull'array di fotodiodi, o se l'oscillazione è lenta su una striscia centi(milli)metrata). Questo metodo, se ben usato, permette di rivelare spostamenti vicini al limite di rumore del sistema. Se la massa dello specchietto non è trascurabile rispetto a quella della barra, rischi di influire sulla frequenza di risonanza della barra.
Elettromagnetica: misurare la posizione della estremità della barra con un LVDT (linear variable differential transformer) non a nucleo mobile, ma a bobina eccitatrice mobile, per evitare gli accoppiamenti meccanici e limitare la masa aggiunta (vedi sopra). Qui, più che fare descrizioni, ti rimando all'ottimo articolo che Federico Paoletti (l'indigeno che mi ha informato della loro esistenza :-) ha pubblicato anni fa su Elettronica Flash,
Ciao
Tullio
-- Tullio Mariani, Pisa, Italia. http://www.geocities.com/half_century/ "Ci son quelli che vorrebbero ammazzarmi e quelli che vorrebbero corrispondere con me per e-mail. Dai primi la legge mi difende." KARL KRAUS (lievemente riadattato).
E questa da dove l'hai tirata fuori!? Da quando in qua gli estensimetri hanno bisogno di grandi forze?!?!
-- Fabio S. ICQ# 63389060
If you love something, let it go: if it come back to you, it's yours; if it doesn't, it never was.
E per l'alimentazione come facciamo?
Non ci credo!
Qualcosa che funzioni con la variazione di capacita'?
Attendiamo fiduciosi...
Ciao.
Tom.
-- Posted via Mailgate.ORG Server - http://www.Mailgate.ORG
Il 22 Lug 2003, 17:55, "Leverkün" ha scritto:
Dovresti essere più chiaro sulle condizioni di contorno. In certe situazioni e' possibile fare misure di posizione con ultrasuoni. Marasali
-------------------------------- Inviato via
sarò più chiaro si tratta di una barra piuttosto robusta, 3mm di spessore, di acciaio temprato, del tipo delle molle per serrande, lunga 1.5 m circa. questa oscilla in maniera non lineare sotto la guida di due elettromagneti che ne forzano il moto. si tratta di una cosiddetta realizzazione pratica delk'oscillatore di duffing. Mi è sttat consigliata la misura estensimetrica... adesso mi documento sulle tipologie. Non vorrei che l'apparato di misura sia costoso e ingombrante, oppure ancora peggio alteri il moto caotico del pendolo.
"Fabio S." ha scritto:
Da quando si considera i fattori di scala, che in questo caso non sono noti e quindi mi devo mettere nelle condizioni peggiori.
Se devo misurare le oscillazioni di una trave in cemento armato l'estensimetro mi va bene, se devo caratterizzare un oscillatore meccanico tipo barretta di acciaio armonico da 1mm lunga 20 cm allora no: mi cambiano misurabilmente tanto la frequenza di risonanza che la ampiezza di risposta allo stimolo meccanico che lo smorzamento.
Oggi che i laser costano due euro è banale usare metodi ottici, evitando ogni acoppiamento meccanico (tranne la pressione di radiazione, ovviamente! :-) con circuiti neanche più complicati (un ampli a ponte per strain gauge non è banalissimo) e con risoluzioni che, a seconda del metodo e della applicazione, possono andare anche parecchio sotto il nanaometro.
Con gli LVDT c'è un pizzico di complicazione circuitale in più (ma ci sono anche IC da pochi euro che fanno tutto loro o quasi) ma tutto diventa meccanicamente semplicissimo, senza cetrature complicate.
Gli estensimetri mi sanno un po' di preistoria:-)
Ciao
Tullio
--
Tullio Mariani, Pisa, Italia.
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"Fabio S." ha scritto nel messaggio news:nwfTa.2965$ snipped-for-privacy@news2.tin.it...
sicuramente possiamo dire che il principio di indeterminazione d Heisemberg vale Non ho detto molto ma volevo dire la mia :o)
Tomaso Ferrando ha scritto:
fili micrometrici a massa e costante elastica prossime allo zero ;-)
Provati per linearizzare in feedback dei posizionatori elettrodinamici. Risultato ottimo.
Ce ne sono, ma se me ne fai uno che sia lineare con 3-4 cifre (come gli LVDT) escursione di qualche mm (gli LVDT anche molto di più) e risoluzione spettrale di
10^-5 volte l'intero range, giuro che te li pago 3000 euro ciascuno, 10000 per tre sensori sui tre assi già montati.Anche io.
Ciao
Tullio
P. S. Garfagnino?
--
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Valeria Dal Monte ha scritto:
Se intendi dire di farla flettere insieme alla barra che vibra e misurare le variazioni resistive così indotte, in questo caso la sua presenza può anche essere poco influente. Però che segnale darà, con flessioni massime (prevedibili) di meno di un grado? Non mi aspetto né molta risoluzione né una banda passante decente.
La risposta migliorerebbe senz'altro mettendole tra l'estremità vibrante e un punto fisso, ma allora non sarei sicuro della non influenza. Senza contare che la loro risonanza meccanica, se son così flosce, è probabilmente molto bassa, il che creerebbe casini per misurare deflessioni non statiche. Hai qualche dato in questo senso?
Ciao
Tullio
--
Tullio Mariani, Pisa, Italia.
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le
anche essere
di meno
decente.
Gli estensimetri misurano deformazioni infinitesime, per esempio ho visto misurare la deformazione di normali bracci dei pedali di una bicicletta per conoscere la forza delle pedalate del ciclista con precisione degli ettogrammi. Se le deformazioni sono piccole, allora la relazione e' estremamente lineare con la forza, in questo modo si riesce ad avere precisoni di una parte su 100 mila, dalla forza al risultato digitalizzato. Per quanto riguarda la banda passante bisognerebbe studiare un po' meglio il problema. Le tensioni da misurare sono molto piccole, essendo il range massimo dell'ordine del millivolt con impedenza sul centinaio di ohm. Comunque, viste le dimensioni della barra, penso che basti qualche Hz.
un punto
la loro
che
in questo
L'estensimetro va incollato rigidamente alla barra di metallo. Praticamente deve diventare un tutt'uno col metallo, percio' non ci sono problemi di risonanze sue proprie.
La mia visione è probabilmente 'biased'. Ho usato un micro-estensimetro (qualche centinaio di micron) per misurare lo spostamento relativo di due corpi, tramite deflessione di un cantilever fissato all'uno e messo in contatto con l'altro (il cantilever stesso era costruto come un estensimetro. Non è che andasse male, ma era, tra i vari metodi (leva ottica, ottico interferometrico, eccetera) quello che dava il peggior rapporto segnale rumore; peggio anche di un cantilever in materiale piezoelettrico, solo che quest'ultimo non misurava la deflessione statica.
A livello macroscopico molte cose cambieranno, ad esempio impedenza più bassa e rumore conseguentemente minore. Però ormai le strain gauges mi stanno antipatiche perchessì :-)
Al massimo un paio di decine, bisognerebbe riguardare l'equazione della trave elastica. Ma non dovrebbero essere comunque un problema.
Grazie per le precisazioni.
Ciao
Tullio
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cut (...)
le soluzioni proposte qui sono di livello troppo alto per il mio esperimento!!! I fondi, tra l'altro, vengono dal mio salvadanaio, quindi... mi interesserebbe magari sapere come si effettua la misura con il laser, visto che te ne intendi.
Inoltre, altro problemino: per dimensionare i due elettromagneti che devono forzare il moto dell'asta, su che criteri mi devo basare? Io so che il generatore di funz d'onda da lab ha amp. 10V, se non sbaglio l'elettromagnete ( a nucleo di ferrite?) genera un campo e.m. direttamente prop al numero di avvogimenti è intensità corrente... .. devo rileggermi il libro di fisica! :)
Si, capisco. Anche a me certe cose sono antipatiche solo perche' mi ricordano una brutta esperienza. Comunque, tornando al problema della posizione della barra, personalmente la soluzione con l'estensimetro non mi piace molto, mi puzza tanto di esperimento accademico. Io preferirei un metodo piu' diretto, per esempio un qualche diaframma/otturatore ottico azionato dalla barra, oppure delle righe ottiche. Oppure anche un sensore capacitivo, dove la barra muove l'armatura di un condensatore. Probabilmente ci sarebbe bisogno di un po' di lavoro manuale per costruirsi l'acrocchio e per calibrarlo, ma alla fine credo che funzionerebbe meglio di altre soluzioni piu' standard. Non dimentichiamo che i grandi scienziati non si sono mai vergognati di sporcarsi le mani per costruire i loro strumenti.
Non pensavo fossero oscillazioni di 15-30 cm su 150 cm di lunghezza
Capisco:-)
La leva ottica, detta anche potenziometro di Poggendorf, è più o meno così:
[FIDOCAD] LI 55 205 60 200 LI 60 200 65 200 LI 65 200 60 205 LI 65 200 70 200 LI 70 200 65 205 LI 70 200 75 200 LI 75 200 70 205 LI 75 200 90 200 LI 90 200 85 205 LI 80 205 85 200 LI 75 205 80 200 LI 85 205 90 200 LI 90 200 95 200 LI 95 200 90 205 LI 95 200 100 200 LI 100 200 95 205 LI 100 200 105 200 LI 105 200 100 205 LI 105 200 120 200 LI 120 200 115 205 LI 110 205 115 200 LI 105 205 110 200 LI 115 205 120 200 LI 120 200 125 200 LI 125 200 120 205 LI 125 200 130 200 LI 130 200 125 205 LI 130 200 135 200 LI 135 200 130 205 LI 135 200 150 200 LI 150 200 145 205 LI 140 205 145 200 LI 135 205 140 200 LI 100 200 100 85 LI 105 85 105 200 LI 100 85 100 55 LI 100 55 100 40 LI 100 40 105 40 LI 105 40 105 85 LI 105 50 110 50 LI 110 50 110 65 LI 110 65 105 65 LI 135 80 110 55 LI 110 55 140 25 LI 130 85 140 75 LI 140 75 165 100 LI 165 100 155 110 LI 155 110 130 85 LI 90 35 110 35 MC 110 35 0 0 074 MC 95 35 0 1 074 LI 135 20 145 30 LI 145 30 150 25 LI 150 25 140 15 LI 140 15 135 20 TY 155 80 5 3 0 0 0 * Laser TY 140 10 5 3 0 0 0 * Fotocella differenziale o TY 145 15 5 3 0 0 0 * sensore lineare di posizione TY 150 20 5 3 0 0 0 * oppure array di fotodiodi. TY 115 55 5 3 0 0 0 * Spechietto (non in scala:-)Ma nel tuo caso è difficilmente praticabile: lo specchio dovrebbe essere grandino (epesante), altrimenti sui picchi di oscillazione il beam laser esce fuori, e altrettanto vale per il sensore di posizione, che difficilmente troveresti di dimensioni adeguate. Credo che ti restino solo due vie:
1) La strain gauge (mi secca ammetterlo:-) usata come diceva Valeria. 2) Farti in casa un pseudo array. Prendi una sessantina di led di qualli da 100 lire (sono reversibili e fungono anche da fotodiodi) e li monti perfettamente in linea a distanza di mezzo cm l'uno dall'altro. Piazzi la striscia dietro la barra e illumini il tutto con una luce forte. Il guaio è che dovrai mettere almeno un transistor ognuno per vedere quali sono accesi e quali oscurati, e fabbricarti una interfaccia adeguata.Visto che siamo in tema di caos, ti suggerisco un metodo da casinista ciaccione come me: prendi due trasformatori con secondario a bassa tensione con molte prese intermedie (o magari fatti fare degli avvolgimenti apposta) di quelli con nucleo E+I. Togli la parte 'I' e prova a usarli come elettromagneti, giocando su tensioni, avvolgimenti, distanze eccetera.
C'è un mio collega che è esperto di fenomeni caotici (in un senso molto diverso da come lo sono io ;-). Se pensi possa aiutarti contattalo pure a nome mio, considerando però che è più che altro un teorico:
Michele Barbi, barbi(at)ib(dot)pi(dot)cnr(dot)it
Devo rileggermelo pure io. Ho lavorato dodici anni tra genetisti e sono diventato incapace di interpretare una formula :-(
Ciao
Tullio
P. S. Una proposta di lucida follia: piazzi un foglio di carta centimetrata dietro l'estremità della barra, poi riprendi il movimento con una cinepresa/telecamera, possibilmente con otturatore variabile. Se hai qualche laureando da mettere a rilevare la posizione fotogramma per fotogramma potrebbe anche funzionare.
-- Tullio Mariani, Pisa, Italia. http://www.geocities.com/half_century/ "Ci son quelli che vorrebbero ammazzarmi e quelli che vorrebbero corrispondere con me per e-mail. Dai primi la legge mi difende." KARL KRAUS (lievemente riadattato).
Il 23 Lug 2003, 17:06, "T. M." ha scritto:
Se la luce e' sufficiente potrebbe bastare una porta CMOS per ciascun diodo che dia 0 od 1 quando oscurato. Potresti poi combinare il tutto ed ottenere un byte con cui pilotare un D/A ed avere poi un'uscita analogica. Non dovrebbe costare un'enormita' Ciao Marasali
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