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Misure elettroniche

settimane di prove La parte più impegnativa ma è stato sviluppato un algoritmo innovativo Download (PDF, 2.84MB) Questa parte è descritta nell'articolo.
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Introduzione All’anemometro

In 2 mesi Progettazione realizzazione e test La riuscita di questa missione è condizionata da fattori climatici ad ambientali di rilievo che risultano di fondamentale importanza per la buona riuscita del progetto. Per questo è necessario definire le specifiche di progetto tenendone di conto. Sarebbero state necessarie almeno 2 parti in movimento quali l’anemometro a palette per il modulo e la banderuola con un encoder assoluto per la direzione del vento con tutte le relative problematiche di equilibratura su di un veicolo le cui velocità ed accelerazioni angolari non sono trascurabili. Affinché la missione non rimanga incompiuta è necessario anche tenere in considerazione il fatto che se l’oggetto ha un costo abbastanza elevato è comprensibile avere qualche timore proprio nell’iniziare il test. Ma la probabilità che la salsedine, in un tempo di navigazione lungo, incastri le boccole dell’anemometro a palette e della banderuola, che devono essere libere di muoversi anche con coppie irrisorie, erano molto elevate. Pertanto è stato deciso di utilizzare un anemometro ad ultrasuoni che però commercialmente ha un costo elevato, soprattutto di quei modelli che hanno una risposta rapida. È stato pertanto deciso di progettarlo consentendo così di avere una risposta decisa a priori, quindi paragonabile ai tempi […]
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Lo sviluppo delle strutture

L'anemometro ad ultrasuoni più piccolo Con un algoritmo innovativo Anche le strutture hanno avuto una evoluzione soprattutto per quanto riguarda le dimensioni come è possibile osservare in Figura. Passando da una distanza di circa 30cm, quindi paragonabile agli anemometri ad ultrasuoni commerciali, è stato possibile ottenere una distanza di 10cm sviluppando un algoritmo che fino ad oggi non è stato trovato pubblicato. L’oggetto, nella sua forma attuale, è di circa 150x150mm e pur potendone ottimizzare ancora le dimensioni riducendo il raggio di curvatura dei rami della struttura è sicuramente uno degli anemometri ad ultrasuoni più piccoli e leggeri. Infatti considerando la lunghezza d’onda a 40kHz in aria a 20°C si ha una ripetizione dell’onda ogni 8,6 mm  e pertanto anche le vibrazioni e le flessioni della struttura influenzano la misura, soprattutto considerando che ogni periodo, ovvero 50us, sulla misura del tempo di volo con una distanza di 10 cm equivalgono a circa 100km/h. Di conseguenza una vibrazione di 8.6um tra la distanza dei sensori equivale ad un errore di misura di 1km/h paragonabile alla sensibilità dello strumento. Per limitare questo fenomeno le strutture commerciali sono estremamente rigide ed hanno una base molto solida direttamente saldata ai rami che contengono i […]
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Sviluppo del PCB

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Sviluppo del PCB Uno sviluppo creativo Con gli esperti di ultrasuoni come Enrico Boni dell'unifi Per quanto riguarda lo sviluppo dell’oggetto è stato deciso di partire da un test su scheda presensibilizzata valutando che non vi siano errori sulle valutazioni della progettazione. Come è possibile osservare dalla Figura è stata sviluppata la prima scheda e successivamente sono stati collegati tutti i riferimenti a massa.  Successivamente è stato ordinato il PCB industriale che è stato utilizzato per tutti i test e sviluppi. Questa parte è stata seguita da Enrico Boni ed il laboratorio di sistemi microelettronici con il project manager.
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SuperGalleria del vento

Bellissima galleria! Risultati emozionanti Questo non vuole essere un manuale di sviluppo quindi siamo stati generici e grossolani nei riferimenti delle figure, ma con un poco di attenzione siamo sicuri che potrete valutarne la bontà. Dopo aver testato il funzionamento approssimativamente con una galleria del vento artigianale sono stati eseguite delle prove nella galleria del vento di Prato per concessione del professore Bartoli e del super Ing. Tommaso Massai. Come è possibile vedere in Figura è stato fissato a circa 50cm l’anemometro ad un pannello ruotante per evitare lo strato limite. Sono stati raccolti i dati visibili in Figura a vari vettori di velocità ruotando la base in un verso (verde) e nell’altro(rosso). È stato inoltre valutata la misura statica acquisendo per circa 30 secondi ogni 5 gradi e generando il grafico azzurro della medesima figura, la direzione e la taratura. Inoltre È possibile osservare l’incertezza della misura rappresentata dalla rosa di punti zummata. Come è possibile osservare si ha una rosa di punti che corrispondono proprio alla sensitività dello strumento di misura ovvero un count a 20km/h. Per la misura della direzione del vento si avrà una misura dipendente dall’intensità del vento, che variando di un count, modificherà la […]
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Galleria del vento artigianale

Prima le prove preliminari ma.. Fin da subito ottimi risultati In figura è visibile il laboratorio di meccatronica dell'università di Firenze dove è stato montato un banco prova con un ventilatore casalingo ed un tubo conico normalmente usato nell’edilizia per lo smaltimento degli inerti durante le lavorazioni edili. In assenza di una taratura ottimale dei filtri impiegati per ottenere il tempo di volo ed analizzando solo i valori espressi in count sulla figura successiva ed è già possibile verificare una dipendenza ai 3 vettori di flusso, misurati con l’anemometro commerciale di 3,5km/h in verde, 6km/h in rosso ed 8km/h in blu, stampati ruotandolo su se stesso l’anemometro. Ogni count corrisponde a 62.5ns che equivalgono a 0,1km/h di risoluzione. Già un ottimo risultato prima delle prove definitive in galleria del vento. Secondo la nostra esperienza, questi primi risultati ottenuti senza un filtraggio adeguato e con tempi di risposta di 4ms generano visibilmente la spinta di ogni pala del ventilatore. Infatti in galleria con un flusso veramente prossimo alla laminazione ideale e filtrando poco di più si sono ottenuti risultati migliori.
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