{"id":1479,"date":"2019-01-06T19:03:41","date_gmt":"2019-01-06T19:03:41","guid":{"rendered":"http:\/\/physics.uwb.edu.pl\/wf\/fi-bot\/?p=1479"},"modified":"2019-01-30T13:15:44","modified_gmt":"2019-01-30T13:15:44","slug":"pomiar-ciagu-silnika","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/physics.uwb.edu.pl\/wf\/fi-bot\/?p=1479","title":{"rendered":"Pomiar ci\u0105gu silnika"},"content":{"rendered":"

Pomiar ci\u0105gu silnika<\/h1>\n

Okazuje si\u0119, \u017ce zaproponowany na zaj\u0119ciach schemat pomiarowy (wykorzystany do okre\u015blenia ci\u0105gu naszego balonu) nie zadzia\u0142a w przypadku silniczka:<\/p>\n

\"\"<\/p>\n

Dorysowane strza\u0142ki t\u0142umacz\u0105 spraw\u0119, ale wyja\u015bniam: waga nie wskaza\u0142a mniejszej masy, gdy\u017c powietrze z wiruj\u0105cych \u0142opat \u015bmigie\u0142 powodowa\u0142o ci\u015bnienie na wag\u0119… Z balonem ten pomys\u0142 „wypali\u0142”, a tutaj nie. Ulepszony zestaw pomiarowy wykorzystuj\u0105cy „d\u017awigni\u0119”  – wa\u017cne: oba ramiona tej samej d\u0142ugo\u015bci, ech ta fizyka \ud83d\ude09<\/p>\n

\"\"<\/p>\n

Tym razem nie ma problemu z ci\u015bnieniem powietrza, gdy\u017c to wypychane jest za d\u017awigni\u0119, podnosz\u0105c lekko rami\u0119 – co rejestruj\u0119 na wadze. Dzia\u0142a to w dwie strony: przy odwrotnej pracy silnika (lub innych \u015bmig\u0142ach: CW zamiast CCW) rami\u0119 b\u0119dzie dociskane do wagi i obserwowa\u0107 b\u0119d\u0119 zwi\u0119kszenie wskaza\u0144 masy. Trzeba wi\u0119c jedynie zanotowa\u0107 odczyt wagi na pocz\u0105tku (przed uruchomieniem silniczka) i wykonywa\u0107 pomiary.<\/p>\n

\"\"<\/p>\n

Pomiary najlepiej wykonywa\u0107 zmieniaj\u0105c napi\u0119cie zasilaj\u0105ce silniczek – ja tu mam regulowany zasilacz laboratoryjny, kt\u00f3ry dodatkowo podaje mi informacj\u0119 o pr\u0105dzie pobieranym przez pod\u0142\u0105czony uk\u0142ad (wa\u017cna informacja).<\/p>\n

\"\"<\/p>\n

Pomierzy\u0142em „osi\u0105gi” swojego silniczka MT-62 (4 gramy) ze \u015bmigie\u0142kiem 60mm (0.2g) i otrzyma\u0142em takie wyniki<\/p>\n\n\n\n\n\n\n\n\n
napi\u0119cie<\/p>\n

[V]<\/td>\n

pr\u0105d<\/p>\n

[A]<\/td>\n

ci\u0105g<\/p>\n

[g]<\/td>\n<\/tr>\n

2<\/td>\n0.06<\/td>\n2<\/td>\n<\/tr>\n
3<\/td>\n0.11<\/td>\n4<\/td>\n<\/tr>\n
3.7<\/strong><\/td>\n0.14<\/strong><\/td>\n5.4<\/strong><\/td>\n<\/tr>\n
4<\/td>\n0.16<\/td>\n6.3<\/td>\n<\/tr>\n
5<\/td>\n0.21<\/td>\n8.8<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n

Osza\u0142amiaj\u0105ce one nie s\u0105… przy docelowym napi\u0119ciu z baterii Li-Po 3.7V b\u0119d\u0119 tylko „lekko” na plusie – je\u015bli chodzi o sam\u0105 mas\u0119 silniczka (masa \u015bmigie\u0142ka na tyle ma\u0142a, \u017ce pomijam).<\/p>\n

Wa\u017cymy podzespo\u0142y<\/h1>\n\n\n\n\n\n\n\n\n
Arduino Nano (z pinami)<\/td>\n5.7 g<\/td>\n<\/tr>\n
1x pakiet Li-Po 3.7V 800mA<\/td>\n16g<\/td>\n<\/tr>\n
DRV8833 (trzeba 2x)<\/td>\n1g (wed\u0142ug producenta)<\/td>\n<\/tr>\n
silniczki + \u015bmig\u0142a (trzeba 4)<\/td>\n4g<\/td>\n<\/tr>\n
XM-15B<\/td>\n3.7g<\/td>\n<\/tr>\n
rama? mocowania?<\/td>\nx?<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n

Jak wida\u0107 jest k\u0142opot przy tym silniczku – aby podnie\u015b\u0107 ~50g (zak\u0142adam ram\u0119 10g), to dysponuj\u0105c balonem o sile no\u015bnej ~20g musimy silniczkami dostarczy\u0107 brakuj\u0105ce 30g ci\u0105gu! MT-62 przy zasilaniu z pojedynczej Li-Po nie wystarcza. Sprawa wygl\u0105da lepiej gdy zwi\u0119kszamy zasilanie (cho\u0107 nie mo\u017cemy robi\u0107 tego do poziomu 2×3.7V, bo te silniczki dzia\u0142aj\u0105 do 6V), ale jeszcze lepiej – gdy zmienimy silniczki (za chwil\u0119).<\/p>\n

Rama<\/h1>\n

Mo\u017cna zaprojektowa\u0107 i wydrukowa\u0107 w 3D samodzielnie, o tak jako\u015b:<\/p>\n

\"\"<\/p>\n

co zrobi\u0142em wzoruj\u0105c si\u0119 na „klasyku” QX80<\/a>. Co zyskujemy drukuj\u0105c samemu? mo\u017cemy ustawi\u0107 dwa silniczki w innej p\u0142aszczy\u017anie, tak jak nam potrzeba. Tak czy owak fajne jest to, \u017ce waga takiej ramy to <10g (zar\u00f3wno tej kupnej<\/em>, jak i mojej – wydrukowanej w 3D).<\/p>\n

Zapotrzebowanie na pr\u0105d<\/h1>\n

Silniczek MT-62 przy pracy z napi\u0119ciem 3.7V pobiera\u0142 0.14A, czyli 140mA. Cztery takie silniczki b\u0119d\u0105 zjada\u0107 560mA. Dodatkowo trzeba uwzgl\u0119dni\u0107 pr\u0105d pracy Arduino – zmierzy\u0142em, \u017ce to jest 10mA przy dzia\u0142aniu prostego programiku – ale przy bardziej skomplikowanym programie mo\u017ce by\u0107 wi\u0119cej. Uwzgl\u0119dni\u0107 trzeba sterownik DRV8833 (lub podobny, patrz specyfikacja) oraz modu\u0142 Bluetooth (ponownie: patrz specyfikacja). Niech dla prostoty dalszych rachunk\u00f3w zaokr\u0105gl\u0119 wszystko do 800mA. Bateria Li-Po o pojemno\u015bci 800mAh umo\u017cliwia pobranie w\u0142a\u015bnie 800mA przez ca\u0142\u0105 godzin\u0119<\/span>, czyli wychodzi na to, \u017ce mamy oko\u0142o godziny latania! To wygl\u0105da bardzo optymistycznie.<\/p>\n

\"\"<\/p>\n

Mo\u017cna pomy\u015ble\u0107 o mniejszej pojemno\u015bci baterii, np. 250mAh<\/a> – w\u00f3wczas b\u0119dziemy mogli lata\u0107 tylko ~1\/3 godziny (bo taka bateria dostarcza pr\u0105d 250mA przez godzin\u0119, a my potrzebujemy 800mA), ale… zyskujemy na wadze<\/strong>! Taki akumulator wa\u017cy TYLKO 6.6g<\/strong> ! Mo\u017cna te\u017c lekko zmniejszy\u0107 mas\u0119 naszej konstrukcji wybieraj\u0105c pakiet 560mAh (waga 11g)<\/a>, co jest niez\u0142ym kompromisem. Trzeba to przemy\u015ble\u0107 (albo kupi\u0107 kilka pojemno\u015bci takich aku). Obowi\u0105zkowo zach\u0119cam<\/strong> do poczytania o bateriach Li-Poli<\/a> przed ich zakupem i u\u017cywaniem.<\/p>\n

Inne silniczki i \u015bmig\u0142a<\/h1>\n

Poni\u017cej przedstawiam zawarto\u015b\u0107 swojej „sp\u00f3\u017anionej” paczuchy…<\/p>\n

\"\"<\/p>\n

Czyli: kilka (tanich) \u015bmigie\u0142 (30mm oraz 60mm), oraz mikro silniczki szczotkowe 716 (po dwa CW i CCW – na wszelki wypadek, gdybym przypadkiem je przepali\u0142 czy inaczej uszkodzi\u0142 – s\u0105 tanie, za to przesy\u0142ka droga). Silnik prezentowany na zaj\u0119ciach MT 62 okaza\u0142 si\u0119 s\u0142aby w por\u00f3wnaniu do 716-tki (wydaje si\u0119 odpowiedni do sterowania, ale nie do uzyskiwania ci\u0105gu balona).<\/p>\n

Uwa\u017caj! Pracuja z szybkoobrotowymi silniczkami z zamontowanymi \u015bmig\u0142ami jest niebezpieczna – uwa\u017caj na palce, oczy i zadbaj o bezpiecze\u0144stwo!<\/strong><\/p>\n

716-tka – male\u0144stwo o masie ~3g ze \u015bmig\u0142ami (+1 g?) 60mm daje czadu! Przy okazji: \u015bmig\u0142a mia\u0142y za du\u017cy otw\u00f3r (chyba 1mm) wi\u0119c je zaklinowa\u0142em (n\u00f3\u017cka od rezystora 1\/4W okaza\u0142a si\u0119 w sam raz) aby wa\u0142 mojego 716 siedzia\u0142 sztywno – zadbaj o to i Ty! <\/p>\n\n\n\n\n\n\n\n\n
napi\u0119cie<\/p>\n

[V]<\/td>\n

pr\u0105d<\/p>\n

[A]<\/td>\n

ci\u0105g<\/p>\n

[g]<\/td>\n<\/tr>\n

1<\/td>\n0.42<\/td>\n15<\/td>\n<\/tr>\n
2<\/td>\n0.8,0.66,1.04<\/td>\n28,20,39<\/td>\n<\/tr>\n
3<\/td>\n1.8,1.63<\/td>\n64,62<\/td>\n<\/tr>\n
3.7<\/td>\n2<\/td>\n69<\/td>\n<\/tr>\n
 <\/td>\n <\/td>\n <\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n

W tabelce zwr\u00f3\u0107 uwag\u0119 na DU\u017bY PR\u0104D pracy silniczka – pami\u0119taj, \u017ce to tylko jedna sztuka, a s\u0105 (chyba) potrzebne 2. Przy takich pr\u0105dach trzeba stosowa\u0107 odpowiedni sterownik. No i uwa\u017ca\u0107 na grzanie si\u0119 uk\u0142adu (sterowniki DRV8833 maj\u0105 zabezpieczenia termiczne wy\u0142\u0105czaj\u0105ce uk\u0142ad, gdy temeratura jest zbyt wysoka – trzeba mie\u0107 to na uwadze). Dodatkowo: przy napi\u0119ciach 2 i 3V poda\u0142em kilka pomiar\u00f3w (warto\u015bci po przecinkach) – by\u0142em zaskoczony bardzo niestabiln\u0105 prac\u0105 male\u0144stwa 716! To mo\u017ce by\u0107 problem…<\/p>\n