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ProtoSpeedMeter (Pitot sensor) 1 Allegato/i Ciao a tutti, dopo un po' di sporadiche apparizioni per via del cambio lavoro , che si sta normalizzando riappaio sulla scena con qualche novita' . Recentemente ho avuto modo di provare il servizio samples di FREESCALE per via di un idea lanciatami da alcuni amici volatori :wink:. Quello di cui vi andro' a parlare e' un semplice ed afficace SpeedMeter basato sul metodo di misura del tubo di PITOT. In pratica per misurare in campo aeronautico la velocita' nel mezzo aria si utilizza un particolare tubo detto di PITOT che permette tramite una formula matematica di trasformare una misura di Pressione (differenziale) in una misura' di velocita'. Sto semplificando molto per non annoiarvi ma cerchero' di fornirvi tutte infomazioni necessarie a capire il sistema di misura... e chiedo anche agli altri frequentatori di arricchire dove necessario :wink: In pratica il sistema che penso di relaizzare prevede l'utilizzo di un sensore di pressione differenziale in pratica di tipo a due prese collegato al tubo di pitot e la conseguente memorizzazione dei dati di volo su supporto SD/MicroSD. Utilizzero' per questo circuito un micro ARM7 di Philips molto duttile e cui sto implementando anche il Protometer DUE. Vi posto qui sottto una foto esplicativa del tubo di pitot tratta da WIKIPEDIA dove potrete trovare infomazioni piu' dettagliate. Tubo di Pitot - Wikipedia |
Il sevizio sample FREESCALE è eccezionale, i sensori idem. Hanno dei sensori di pressione differenziale studiati apposta per il tubo di pitoti. Io ne ho utilizzato uno di pressione assoluta per fare l'altimetro, deve essere ben curato il condizionamento del segnale prima di intrare nell'A/D ma con un paio di operazionali a basso rumore ho tolto l'offset, ho amplificato a filtrato ottenendo una risoluzione di 50cm di altitudine, ovviamente viene influenzato dalla pressione atmosferica, ma basta azzerare gli offset nel momento in cui inizi ad utilizzarlo. Nel caso del tubo di pitot le variazioni di pressione atmosferica non ti danno noia dal momento che ti interessa il differenziale, credo. Ciao |
Noto con piacere che l'argomento e' stato affrontato da altri e ci sono gia' delle sperienze sul campo. :wink: Io per uanto riguarda il sensore differenziale mi sono affidata ad un "modulo" che incorpora gia' il condizionamento, il sensore per la pressione differenziale e' il MPXV5010DP un piccolo sensore che integra gia' tutta la circuiteria per poter far arrivare il segnale all'A/D. Questo sensore ha una doppia presa connettibile direttamente al tubo di pitot che in questo caso e' la cosa piu' difficile da realizzare visto la scala dei fori e dei tubi :wink: Grazie marcosinatti, sarei molto felice che tu postassi le tue esperienze anche qui su questo tread , potrebbe essere motivo per integrare e capire diversi approcci al metodo della misura barometrica assoluta anche se qui avro' modo di proporvi una soluzione di logger per la "differenziale". Io penso di non condizionare il segnale proveniente dal sensore per via del fatto che optero' piu' che altro a leggere i dati e sovracampionare (giacando un po' con la matematica) per poi mettere i dati letti su supporto SD in modo da poter essere poi letti a fine volo direttamente su Pc o palmare senza troppi problemi. Lo studio che ne verra' fuori servira' per eventualmente proporre un articolo da postare sul barone nel caso il progetto abbia ampio interesse. Per ora sono allo stadio di progettazione e a breve vi postero' qualche ragguaglio. A presto e continuate a seguire :wink: il tread |
Ho realizzato un flylogger con un pic 18f2423 con A/D a 12 Bit. Leggo tensione, corrente, 2 temperature, giri rotore e altitudine, e registro i dati su una eeprom, poi collegando il circuito alla seriale di un pc scarico i dati registrati sulla eeprom. Momentaneamente ho usato un lm358 per la lettura della corrente ricavandola dalla caduta di tensione generata da un pezzetto di filo da 1mm lungo 2cm (so che ci vorrebbe un vero shunt, ma può andare!), le temperature le leggo tramite sonde digitali 1wire ds18s20, i giri li ricavo tramite un sensorino induttivo che legge un grano avvitato sul collarino che tiene l'albero del rotore e che invia il segnale ad un ingresso gestito in interrupt ed infine leggo l'altitudine ricavandola dalla pressione rilevata da un MPXAZ4100A. La pressione è circa: livello mare = 101Kpa 1000 metri = 90Kpa Il sensore ha una sensibilità di 54mV/Kpa, significa che per ogni metro si hanno circa 0,54mV, quindi per aver maggiore definizione ho tolto un certo offset con un operazionele e poi ho amplificato il segnale con un'altro, in modo da avere una scala che parte da 300 metri e arriva a circa 1300. Se non ricordo male sono arrivato ad avere 3mV a metro e questo mi permette con un AD a 12Bit di avere circa 40cm a bit. Come operazionale ho usato un lm358, ma mi sono procurato gli OP7, basso rumore e minore deriva termica. Ovviamente la misura dell'altitudine tramite la pressione è influenzata dalle condizioni atmosferiche, ma ho fatto un piccolo artifizio, ogni volta che accendo il dispositivo lui fa delle letture mediate per 20 secondi e poi prende la pressione corrente come altitudine 0, quindi è un altimetro che misura rispetto al piano dove sono a radiocomandare. Sfortunatamente è qualche mese che sono fermo ma prima o poi ci rimetterò mano... Mi interesserebbe sapere come fai ad aumentare i bit di un A/D usando artifizi matematici. Grazie |
In verita' il mitico LM358 e' un po' un integrato da battaglia :icon_rofl ma come operazione fa il suo sporco lavoro :wink: si trova di meglio e di piu' raffinato ma secondo me se no lo si porta a lavorare al limite e' un buon punto di inizio. Per la matematica posso dire che non e' nulla di trascendentale e' la conosciutissima tecnica detta di OVERSAMPLING, la stessa she si usa nei convertitori dei cd (vecchioo stampo dove per fare 16bit si lavorava di numero). Non voglio essere OT rispetto al titolo ma esemplifico solo la teoria con un semplice esempio , il piu' semplice. Supponiamo di avere un A/D a 10 bit e di effettuare 4 campionamenti successivi e di sommarli tutti ...al valore max avro': 1023+ 1023+ 1023+ 1023= ------- 4092 dividendo ora per il fattore 2 otterro' 2046 che e' a meno di 1 unita' proprio (2^11)-1 cioe' il max valore rappresentabile da un A/D a 11 bit. Il gioco prosegue pero' il valore dei campioni sale vertiginosamente con legge esponenziale. Per avere l'equivalente di un A/D 12 bit bisognera' fare 16 campionamenti e poi dividere per 4 e cosi' via ... per ottenere 16Bit si dovranno fare 4096 sample e dividere per 64. Ricordo a tutti che in questi casi bisogna avere a disposizione variabili INT LONG che permettano di sommare tutti i valori e poi dividere. TRUCCHETTO ON in questo caso lavorando con interi ricordo che dividere e sciftare sono la stessa cosa. e si risparmiano cicli processore :wink: TRUCCHETTO OFF Bhe ora che vi ho svelato come sovracampionare :wink: fruttate i vostri A/D all'osso l'unica cosa che serve e' un A/D veloce perche' piu' sovracampionate e minor SAMPLE RATE avete :wink:. PS: questa tecnica oltre ad offrire vantaggi sul da punto di vista risoluzione mitiga anche molto gli effetti del rumore che si minimizza all'uscita dell'operazione finale. |
1 Allegato/i Ora partiamo con il core che utilizzero' per questo logger. Come gia' annunciato sulla mia firma ho messo le mani sulla serie ARM7 di Philips. La potenza di calcolo della MPU rispetto al progetto ProtoMeter ver. 1.0 e' notevole questo chip puo' lavorare fino a 60MHz e lavora a 32Bit le prestazioni sono notevoli e la presenza di due canali A/D permette di lavorare sulle grandezze analogiche sfruttando a pieno la tecnica matematica che vi ho elencato sopra. Di seguito vi posto la scheda su cui faro' gli esperimenti del ProtoSpeedMeter, e' basata su core ARM7 Lpc2138 ha a disposizione due seriali UART, doppio canale A/D 8+8 ADC in, bootloder gia' precaricato per upgrade veloci via seriale, e connettore SD per memorizzare i dati loggati. Gestisce la FAT32 e legge correttamente SD fino a 2GB. Pprogrammazione in C freeware tramite il gcc WINARM in distribuzione sul sito : ARM projects Mentre sotto l'immagine della piccola board con lettore SD incorporato. |
Il sensore differenziale 1 Allegato/i Ciao a tutti, eccoci arrivati al momento di "presentare" il sensore che ci portera' a misurare la pressione differenziale prelevata dal tubo di pitot. Come vedete sotto il sensore ha due prese di pressione una per la pressione dinamica e una per la statica. le dimensioni sono molto contenute, ho fotografato il piccolo modulo di misura con una moneta da 10cent di euro per darvi un confronto. Il sensore misura una differenza massima di 10Pa piu' che sufficiente per le grandezza in gioco alle velocita' sub-soniche. All'interno c'e' gia' tutta l'elettronica di condizionamento per poter effettuare al connessione diretta al circuito A/D del nostro microcontrollore, compensazione in temperatura e curva di tensione sono disponibili sul datashet prelevabile sul sito freescale :wink:. Basta la corretta alimentazione ed e' possibile prelevare la tensione corrispondente alla differenza di pressione direttamente da un piedino del sensore. Ora non resta che parlare del tubo di PITOT vero e proprio ... ... alle prossime |
il tubo vero e proprio 1 Allegato/i Il tubo di Pitot e' proprio un tubo ... o meglio due :wink:. In pratica per effetuare la misurazione della velocita' dovremmo avere una presa "dinamica" e una "statica" e portare queste due pressioni al sensore con le due prese che effettuera' poi il resto del lavoro cioe' fare la differenza dei due valori e poi riportarcelo come valore analogico di tensione da dare in pasto al nostro microcontrollore. Come vedrete per costuire un pitot servono due tubi, uno di diametro piu' piccolo e uno di diametro piu' grande che conterra' il primo, in questo modo il tubo della presa dinamica avra' un foro frontale che permetera' il prelievo dell'aria mentre il secondo avra' una serie di forellini lungo la sua circonferenza e a distanza prestabilita per avere il valore di pressione statica . La geometria del tubo e la sua costruzione permette di ottenere risultati sensati per la misurazione della velocita', ricordo in ogni caso che anche l'installazione in un posto non consono nel velivolo genera errori di rilevamento. Ora non resta che partire con lassemblaggio e la progettazione del tubo con i materiali reperibili...la mia sperimentazione partira' con un tubo di rame , vista la sua duttilita' e la facilita' di reperimento. Partiro' con del tubo ext. 6mm per il tubo ext e tubetto diam. 3mm per il tubo interno. Piccole punte per effettuare i forellini per la presa statica e stagno per effettuare le saldature e le prese sui tubetti. A presto con il prototipo del tubo...nel frattempo butto giu un po' di codice per il logger e un po di hardware per la sonda di pressione |
Nei miei alianti uso prelevare dall'esterno solo la pressione dinamica, con un tubo puntato nel flusso e fuori dallo strato limite, mentre prelevo la statica all'interno della fusoliera, che non è stagna ma in cui non c'è una vera circolazione d'aria che possa perturbare la misura. In un aereo a motore è più difficile, per cui potrebbe convenire il tubo combinato statico + dinamico coassiale. |
Citazione:
Io vorrei invece ottenere la misura da tubo "combinato" per avere un solo tubo e un solo punto di misura in modo che a seconda dei modelli sia possibile il posizionamento in aria libera senza dover ricorrere ad altri artefizi , in questo modo credo di rendere piu' precisa la misura evitando di prendere pressione statica che all'interno della fuso che in alcuni modelli con prese d'aria di raffreddamento motori potrebbe essere sottoposto ad una pressione dinamica non voluta. La difficolta' di costruizione e' superiore ma permette di ottenere risultati piu' realistici.:wink: |
3 Allegato/i con il grande aiuto di protomax ecco le foto del primo prototipo del tubo di pitot con l'ogiva fatta al tornio. il prototipo ha un diametro esterno di 6 mm e al suo interno il secondo tubetto è di 3 mm. http://www.baronerosso.it/forum/atta...1&d=1207684269 http://www.baronerosso.it/forum/atta...1&d=1207684269 http://www.baronerosso.it/forum/atta...1&d=1207684269 |
Perfetto vedo che l'argomento e' di grande interesse ... questi giorni ho avuto un po' di stop alla progettazione e ricerca :wink: ma vedo che le infomazioni postate hanno permesso di poter sviluppare gia' un prototipo benissimo :approved: cl004 ottimo lavoro !!! Vorrei solo chiederti come opterai per la piega del tubo ... a 90°. Anche se nel caso di alianti inserirlo cosi' nel becco no sarebbe male :wink: Ottone e alluminio vero ? |
Si i tubetti sono di ottone mentre l'ogiva e il tappino finale sono in alluminio! mentre per la piega del tubo non ne ho ancora idea:unsure:, andrebbero piegati insieme! :uhm: pensavo di fargli un supportino in balsa e lasciarlo dritto cosi come è. O magari piegare solo il tubetto interno che esce! ^_^ |
daniele per piegare i tubi potreste fare come gli idraulici o gli installatori di impianti aria condizionata. nel tubo centrale inserire un cavo di acciaio intrecciato "tipo cavo dei freni bici, moto ,frizione" del diametro leggermente inferiore. una volta fatta la piega una spruzzata di svitol e viene via. mentre fra il tubo centrale e quello esterno si può provare in due modi. una molla a spirale ,tipo la molla che ce nelle penne a scatto, logicamente piu lunga e sempre di diametro che permette un po di gioco .nel caso che avete poco spazio spazio a disposizione ,potete inserire tra i due tubi tanti fili sottili di acciaio intrecciato (nei negozi di pesca si trovano anche diametri sottilissimi)una volta piegati si sfilano .se domani sera ho un po di tempo faccio due foto,xchè a parole sono una frana.non so se avete capito cosa intendo dire.ciao |
Citazione:
Il modo della molla lo utilizzo sempre quando mi capita di piegare i tubi in plastica con il phon ad aria calda .... ingengosa quella del filo d'acciaio dentro al piccolo tuo per evitare che si strozzi... Ieri prlando con mio papa' pero' ci siamo posti il problema dell'ottone che secondo lui e' piu' difficile da piegare perche si spezza molto volentieri .. quindi occhio :wink: |
3 Allegato/i scusate il ritardo. spero che dalle poche foto si riesca a capire. in pratica per poter piegare i tubi senza farli rompere bisogna costruirsi una piccola piegatubi con lo stesso principio di funzionamento della piegatubi per idraulici. io con la piegatubi di mio papà ho piegato tubi di rame alluminio ed ottone senza romperli .logicamente non per uso modellistico e con sezioni di 16mm. tipo questa .CURVATUBI Piegatubi Rothenberger su eBay.it Macchinari e attrezzature, Artigianato ed Industria, Commercio e Industria per poter fare delle belle curve provate in questo modo.fate passare il tubo tra due rondelle cave (tipo quelle per stendere i panni )con la terza applicate la forza al centro . se in questi giorni ho un po di tempo sperimento. |
1 Allegato/i Nello schema e' possibile vedere come varia l'accuratezza della misura tramite tubo di pitot in base ai rapporti scelti per le misure del tubo... In pratica se il tubo e dimensionato troppo piccolo ...corto in rapporto al diametro del tubo utilizzato si introduce dell'errore che poi viene riportato direttamente del misure effettuate dal sensore ecco perche' bisogna dimensionare correttamente, diametro tubo, distanza presa statica dal "naso" e piegatura a 90° Come vedete dal grafico in basso ... la distanza dal naso al punto di presa statica deve essere almeno 5volte il diametro del tubo, mentre la distanza dalla presa statica alla curva deve essere superiore a 8 volte per avere un 1% di errore sulla lettura. Per la puntata di oggi e' tutto alle prossime. |
Ma è obbligatoria la piega dei tubi a 90°? Citazione:
Invece sono alla ricerca disperata di tubetti flessibili per collegare il tubo di pitot al sensore, l'unica cosa che ho trovato sono dei fili (cavi) per fare i portachiavi, trovati in cartoleria! Ora mi sorgono un paio di domande: :mumble: Dove posizionare il tubo? Deve essere lontano dal flusso generato dall' elica, o altre turbolenze. Quoto protomax se in caso di alianti posizionarli sul becco, mentre pensavo su altri modelli di metterlo centrato sulla fuso e vicino al bordo d'uscita dell'ala, cosi viene investito dal flusso d'aria passante. Invece ditemi se vi torna questa formula per ricavare la velocità: :uhm: velocità= Sqrt((2*(Vout/5000-0.04)/0.09)/1.205) Questa formula (Vout/5000-0.04)/0.09 l'ho trovata sul datasheet del sensore, mentre nasce il problema della densità dell' aria,che è determinata da molti fattori (temperatura, umidità). che si fà? si tira una media? |
Citazione:
in genere il pitot deve essere inserito in "aria pulita" quindi lontano da flussi deflessi da appendici aerodinamiche e altro, e sopratutto fuori dal flusso di eliche trainanti, altrimenti si falsano le misure. per la densita' sara' motivo di indagine di sicuro la densita' e'variabile anche per i fattori che hai elencato ora bisognera' vedere come e quanto influisce:wink: |
Tubo realizzato 2 Allegato/i Ecco a tutti il primo prototipo di tubo di pitot realizzato in ottone. Ci sono alcune migliorie da attuare sull'attrezzatura per il piego a 90 gradi ma per essere un primo prototipo di tubo direi che la qualita' e' piu' che ottima!!! Eccovi alcune foto, i particolare guardate gli 8 fori della presa statica ...piccolissimi!!!!:wink::wink::wink: Ora non resta che collegarlo al sensore e fare un po' di rilevamenti. Per ora iniziero' con un test automobilistico e poi sono sicuro che qualcuno lo portera' in volo :wink::wink::wink: |
1 Allegato/i Citazione:
Bel Tubetto!!! :approved::approved:il diametro è 6 mm, vero? io avrei gia sviluppato qualcosina per provarlo, ma sono ancora alla ricerca di un tubetto flessibile per collegarlo al sensore :uhm: Appena lo trovo lo metto sul cofano della macchina e inizio a fare qualche prova... Intanto ecco qua un' altra foto...in verità non è canbiato molto..l'ho solo incollato-_- |
1 Allegato/i Citazione:
Un figurone !!!!! Per il tubo .... penso che in silicone non vada male visto le pressioni in gioco penso che il materiale si possa considerare innestensibile!!!! Per le prove faro' un po' di test sulla mia auto con un GPS logger e provero' il a vedere che succede...posizionato sul muso fuori da perturbazioni varie !!!! Spero solo che non mi fermino i carabinieri locali...altrimenti pensano che abbia una ferrari :icon_roflmeno male che la mia auto e' grigio met. :wink::wink: Guardate qua invece la mitica con il pitot fuori dal musetto :wink: |
Formule varie Ciao a tutti, veniamo ora a scrivere due o tre formulette per vedere un po' se dai dati rilevati possiamo ottenere cio che ci serve... Innanzi tutto ricodo che il sensore differenziale ci dara' gia' come valore finale la sottrazione tra Pdinamica -Pstatica che sara' utilissima da inserire nella formula del calcolo della velocita' Pdin = pressione dinamica (Pa) Pstat = pressione statica (Pa) rho = densita' dell'aria (Kg/m^3) v = velocita' (m/s) avremo quindi che : Pstat +1/2 * rho * v^2 = Pdin ricavando per v v = SQR( 2 *(Pdin - Pstat) / rho) sapendo che (Pdin-Pstat)=Psens gia' misurata dal sensore diff. avremo v = SQR (2* Psens/ rho) (con rho = 1,225 Kg/m^3) Ora vi chiederete cos'e' rho.... bhe e' la densita' dell'aria (in questo caso penso secca) che e' 1,225Kg/m^3 s.l.m. e a 20°C potremmo anche calcolare la densita' in base all'altitudine e temperatura per affinare i dati ma per ora ci accontentiamo di questo anche perche' potremmo essere influenzati dall'umidita' che modifica anch'essa la densita'. Ormai siamo arrivati ad avere tutti i tasselli pronti per il nostro mosaico...non restera' che collegare la pnumatica al sensore e avere a disposizione un buon A/D con buona risoluzione per misurare le velocita' in aria... Ora non resta che provvedere al collaudo del logger!!!! Appena ci sono dei dati sperimentali vi postero' i grafici!!!!! Seguite il post :wink::wink::wink: |
Silicone va benone, anche negli aerei veri a volte si trova in silicone, magari con parete un po' spessina, se lo trovate. Occhio solo a non metterlo troppo vicino al profilo, altrimenti risentirebbe della compressione dello strato limite e degli strati vicini. (problema anche dei veri) |
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Per il silicone pensavo a quello con foro piccolo parete spessa ma devo vedere che cosa offre il negozio, in ogni caso non devo nemmeno ridurre troppo la sezione della presa statica che e' 2.2mm Grazie Mach .99 per i consigli :wink: |
Se solo riuscissi a trovarli quei tubetti :uhm: |
Nel fine settimana c'e' il bestione che ti aspetta !!! Citazione:
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La produzione di pitot e' partita :wink: mio papa' ha gia' costruito il secondo esemplare per testare l'attrezzatura per la piegatura che risulta il problema principale. |
1 Allegato/i ed eccoci qua! :D Domani se tutto va bene testerò il tubo di pitot sulla mia macchina...^_^ Per me sarà un po' difficile creare grafici, perchè visualizzerò i dati su un display LCD. :wacko: Comunque farò un po di prove con un GPS, per vedere se a velocità costante le due misure coincideranno. :rolleyes: |
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| Tutti gli orari sono GMT +2. Adesso sono le 06:00. |
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