Servo para izado y arriado de velas

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Hellmut1956
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Re: Servo para izado y arriado de velas

Mensaje por Hellmut1956 » Sab Nov 28, 2015 12:58 am

Permíteme solo responder ahora a las preguntas tuyas anteriores y no comentar los gráficos, pues el entenderlos me exige algún tiempo de estudio.

Preguntas sobre las "fuerzas" que el brazo del servo puede encarar sin perder su posición:

Creo que te será de alguna ayuda si piensas sobre estas cuestiones, pero usando los términos correctos! El "torque", sea el servo y su capacidad de ejercerlo a sean fuerzas tirando de la escota conectada al brazo del servo siempre se trata del momento angular si el programa de traducción me dio el término correcto.

El torque que una fuerza aplicada al brazo del servo el el resultado de multiplicar la fuerza en dirección tangencial ejercida sobre el brazo del servo y el radio que representa la distancia entre el centro de giro del eje del servo y el punto de ataque de la fuerza al brazo. La magnitud en física es "Nm" lo que refleja el producto de la fuerza en Newton y el radio en metros. Por eso en las especificaciones, adaptado a las dimensiones de un servo en el modelismo es de Ncm.

Eso significa que depende a que distancia del eje de rotación del brazo del servo conectas la escota al brazo del servo, cual es el torque de solicitación. Asumemos que conectas la escota a 2 cm y que la vela ejerce una fuerza de tiro de 1kg sobre el brazo que el servo será solicitado a 2kgcm. Si conectas bajo iguales condiciones la escota a solo 1cm, entonces tienes una solicitación de 1kgcm. Te dejo a tí la labor de encontrar la relación entre "N" y "kg"! je, je. pero creo que el mensaje es claro así.

La segunda pregunta a la que trataré de contestar se refiere a los engranajes autoblocantes. Investiga en el internet para buscar una explicación adecuada. pero trato de darte un ejemplo. Digamos que sobre el eje de un motor se encuentra un parte de un engranaja en forma de tornillo y que una rueda dentada gire cuando el motor hace su eje rotar. Esta rueda dentada entonces también gira y opone un mínimo de resistencia al giro cuando el eje en forma de tornillo es el actor.
Si ahora quieres hacer girar el eje del motor tratando de hacer girar el eje de la rueda dentada existen 2 formas que impactan la función y que se definen a razón del diseño del engranaje en forma de tornillo. El un diseño hace imposible que girando la vuelta dentada el eje del motor gire. O dicho de otra forma es imposible hacer girar la rueda dentada. Ese es un diseño autoblocante. Modificando las características del engranaje en forma de tornillo es posible que no bloqueé y un cierto porcentaje reducido logra hacer girar el eje.

No estoy seguro que he entendido lo que escribes sobre el PWM en este contexto. Sin entrar en detalles. La relación entre el tiempo de un ciclo del PWM tenga un valor "0" y aquel donde tiene el valor "1", se denomina "duty cycle" equivale a cierto valor. Digamos 100. Esto se determina a razón de la posición del control de la emisora.
La electrónica en el servo genera usando el valor actual de la resistencia variable, por ejemplo 5kR, y denomina que tal valor corresponda al valor 100 resultante del porcentaje del duty cycle. Asumamos que así el brazo del servo está en la posición central o que un servo que usa una resistencia variable que permita 12 giros completos en este momento esta en la posición central equivalente a 6 giros. Si ahora el PWM del receptor cambie resultando en un valor de 150, entonces la electrónica del servo hará girar al motor DC hasta que alcanze 9 giros de la resistencia variable, con lo cual el servo toma la posición correspondiente a 150. equivalentemente si la PWM del receptor es modificada dando un valor de 50 entonces la electrónica sel servo hará que el motor DC gire en dirección opuesta hasta alcanzar la posición de 3 giros.
Si ahora volvemos al punto de partida en la posición central, valor 100, giro 6 y una fuerza de tiro hace girar al brazo del servo a al tambor en dirección a una posición menor que "6" entonces la electrónica determina que el servo no tiene aún la posición "6" y activará el motor para que alcanze la posición "6". Algo equivalente ocurre cuando el operador mueve la posición del control en la emisora.

Para que un servo no digital, no conozco estos en detalle, lo llamamos servo análogo funcione como lo esperamos debe recibir información de la emisora esas 50 veces por segundo. Mi módulo de robbe expandía el número de canales poniendo 8 canales en uno de los canales distribuidos resultando que solo cada 8 ciclos un servo recibía la información sobre la posición deseada. El resultado es que la electrónica en el servo pierde velocidad, torque y exactitud pues los intervalos de tiempo son 8 veces mas largos. Considero esto al precio que robbe ofrecía esas componentes un robo!

Allí estuvo el punto de partida porque empecé a dedicarme a los microcontroladores en mi hobby. El controlador recibe la PWM del receptor cada octavo ciclo, pero genera el PWM para el servo las 7 veces adicionales para controlar de forma usual tal servo. Algo sencillísimo de hacer con un controlador!
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Saludos Hellmut

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Re: Servo para izado y arriado de velas

Mensaje por Pere Palma » Sab Nov 28, 2015 9:11 pm

Bueno, tampoco es cuestión de iniciar un curso de física :lol: pero estoy de acuerdo en que es mejor hablar con propiedad, más que nada para no confundir.

Uso la expresión "Kg*cm" porque es la nomenclatura más corriente en las especificaciones de los servos. Aunque podría confundirse con un "Momento Lineal de Fuerza" cuando -efectivamente- se trata de un "Momento Angular" ...pero al fin y al cabo hablamos de servos y de rotaciones. :wink: El torque (o esfuerzo de torsión) precisamente se refiere a la tendencia de un cuerpo a realizar un movimiento de rotación sobre algun eje cuando le aplicamos una fuerza. La definición más clara que he encontrado dice: "se llama torque a la capacidad de una fuerza para producir un giro o rotación alrededor de un punto, calculada en Nm (Newton-Metro)."

Cuando hablamos de Newtons interviene también la aceleración producida relacionada con la fuerza, pero la tendencia es identificar (erroneamente) "Kg*cm" con "Torque". Debe ser más fácil de "vender" (el servo ...y la moto)(sarcasmo MODE=ON) si hablan de "Kg*cm" y no de "Ncm"... :lol:

Conozco las variaciones en la fuerza dependiendo de la longitud del radio en el que se ejercen, simplemente cuando hablo de las fuerzas y para simplificar y facilitar la comprensión del texto doy por supuesto, aunque no lo mencione, que la distancia desde el centro del eje al extremo del brazo donde actuan esas fuerzas es 1cm.

Con respecto al PWM los dos venimos a decir lo mismo solo que tu especificas un poco más. Lo que venía a decir es que, al fin y al cabo, lo que hace el valor del PWM y el valor generado en el servo dependiendo de la posición (por tanto de su resistencia) de la RV es "compararse". Cuando el servo "detecta" una discrepancia empieza a rotar hasta corregir su posición e igualar su valor con el del PWM.

Había leido algo sobre módulos de expansión y encontré en una página un receptor de 16 canales que podría serme útil. También vi algo referido a la manera, segun su capacidad y características, de "multiplicar" las funciones de una emisora. No he profundizado demasiado en el tema hasta tener una idea más clara de cuantos canales podría necesitar. Me parece genial la idea del controlador para mantener un control preciso aunque, (y siempre que acabara usando módulos de expansión) excepto para el timón y quizás alguna escota de foque y/o botavara, de momento no lo considero necesario. Usando los servos para izado y arriado, una vez la vela está en posición (izada o arriada) no creo necesitar un control tan contínuo y preciso. En cualquier caso, aunque ya lo voy teniendo en cuenta, eso está unos 2 millones de pasos más adelante de donde estoy ahora... :roll:

Aun no me he puesto con los engranajes auto-blocantes pero entiendo el principio del tornillo sin fin para tal propósito.

Gracias Hellmut
Un saludo
Pere

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Re: Servo para izado y arriado de velas

Mensaje por Pere Palma » Dom Nov 29, 2015 12:36 am

Googeleando un poco -y buscando otra cosa- he encontrado esta página donde describe la modificación de un servo para rotación contínua. Más que por la modificación en sí el detalle que ha atraido mi atención ha sido el hecho de usar una resistencia variable con tornillo multivuelta para sustituir el potenciómetro del servo en lugar de usar 2 resistencias del mismo valor. Con esto se soluciona algo que me tenía con la mosca tras la oreja y que no he comentado anteriormente. Aquellos que estais más acostumbrados al uso de componentes electrónicos no os sonará nada nuevo: la tolerancia de las resistencias. Esto significa que 2 resistencias de igual valor con una tolerancia de un +/-5% o un +/-10% (los valores más normales que vamos a encontrar en el mercado) ...pueden NO tener EXACTAMENTE el valor nominal ni la misma resistencia una que otra debido a esa tolerancia.

Cuando en la modificación de un servo hablamos de usar el contacto entre las 2 resistencias para establecer el "punto medio" o "parado" del servo, nos podríamos encontrar que en ese punto la lectura que hace la electrónica del servo de la resistencia no es exactamente la que necesita para establecer ese punto con lo que podría seguir rotando en uno u otro sentido. Desconozco el valor máximo y mínimo de resistencia entre los que el servo sí establecería el punto, pero de esta manera seguro que nos evitamos alguna sorpresa.

Con la RV con tornillo multivuelta lo que conseguimos es un "ajuste fino" de ese valor de la resistencia. 10 sobre 10.

Además me ha aclarado algo que no sabía. Un servo modificado mantiene el control de velocidad. Yo creía que no.

http://www.x-robotics.com/montaje.htm" onclick="window.open(this.href);return false;

NOTA: Debido al ingente número de páginas que describen la modificación con 2 resistencias ...se ve que el sistema funciona. Pero bueno, ahí está el enlace.

Un saludo
Pere

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Hellmut1956
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Re: Servo para izado y arriado de velas

Mensaje por Hellmut1956 » Dom Nov 29, 2015 12:50 am

Perdón si te di la impresión que no sabes lo del torque y el radio. Pero me he acostumbrado tratar de expresarme preciso pues en muchos hilos a mi opinión puede comprobar que por inexactitudes de términos las reflexiones de algunos van por mal camino por aplicar un concepto inexacto o erróneo.

Ya sabes que soy aficionado a la electrónica y a ir por nuevos caminos. Pero también escucho de aquellos expertos modelistas que en soluciones mecánicas es preferible elegir una solución sencilla para reducir al máximo posibles causas de problemas. Sin embargo me atrevo a mencionar que una solución a base de un controlador y un poquito de programación de este te resultaría mucho mas sencillo y adaptable to objetivo del control de escotas para tus velas.

No mas te cuento que hoy finalmente me decidí por poner la orden por un kit nuevo de evaluación den un controlador de motores de paso y un kit con el sensor magnético angular de Austria Microsystems. Si te miras mi tutorial sobre motores para el que tuve la audacia de llamarlo adelantado, los experimentos son algo que puede ser sumamente entretenido. la placa que he utilizado en ese tutorial, la llamada "stepRocker" solo era capaz de aceptar una tensión de alimentación de un motor de paso hasta 24 a 25 VDC. Esta placa de evaluación nueva me permite alimentar el controlador de paso hasta 46 VDC.

Mi fresadora de torre se desajustó, por lo que no puedo usarla actualmente para no dañarla mas. Pero como estoy también progresando con mis trabajos en las mejoras de mi taller si pienso que hacia primavera me será posible ponerme a repararla. me he puesto el objetivo que recién me dedicaré a arreglarla cuando mis mesas de trabajo del taller finalmente queden vacias y libradas del chaos en proceso de disminución! Orden en el taller es prerequisito para ponerme a arreglar la fresadora, cosa que tiene que ser hecho con muchísima precisión.

Pues anímate, por ejemplo comprándote una placa RaspBerry Pi 2 B, que en ese caso podrás beneficiarte de mis trabajos actuales y aprender jugando lo de la programación en sistemas embebidos. Navidad se aproxima, una buena ocasión ! :)
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Saludos Hellmut

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Re: Servo para izado y arriado de velas

Mensaje por Pere Palma » Dom Nov 29, 2015 3:05 am

No, no, qué va, tranquilo, prefiero un lenguaje preciso que términos inexactos, lo que pasa es que yo también doy muchas cosas por supuestas y a veces "embull massa sa troca" (lío mucho la cosa) :D y a veces mi lógica se da de ostias con mi (des)conocimiento mientras "mi manera de ver las cosas" espera turno... :lol: Además, el hecho de que ya conozca un concepto no tiene importancia, siempre habrá algun detalle que desconozca y así amplío conocimientos y, quizás más importante, siempre habrá alguien que vaya siguiendo el hilo al que le vendran de perlas tus comentarios, conocimientos y saber hacer :)

Siento lo de tu fresadora, pero estoy contento de saber que sigues abriendo camino con nuevos dispositivos.

No había visto tu tutorial sobre motores de paso, lo acabo de buscar, a ver si mañana le echo un buen vistazo. :)

Por cierto :oops: ...como veo que no has corregido mucho mis razonamientos, supongo que ya voy aprendiendo alguna cosa... :wink:

Ahora mismo mi presupuesto no es que sea bajo, es que es ...nulo :cry: Quizás por eso estoy más tiempo con la planificación y el lápiz que con la lima, el pegamento ...y el soldador

Gracias Hellmut
Un saludo
Pere

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Re: Servo para izado y arriado de velas

Mensaje por Pere Palma » Dom Nov 29, 2015 3:08 am

Bueno, esto es lo que se me ha ocurrido con un tornillo sin fin.
El servo se podría montar en casi cualquier posición, lo que es ideal para adaptar el sistema al espacio disponible bajo cubierta.

http://www.mecapedia.uji.es/engranaje_d ... sinfin.htm" onclick="window.open(this.href);return false;
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Re: Servo para izado y arriado de velas

Mensaje por Hellmut1956 » Dom Nov 29, 2015 12:41 pm

Gracias por tu amable respuesta. Me he vuelto cauteloso porque me han contado por allí que hay personas que riegan el chisme que me siento superior a otros modelistas y nada es mas ajeno a esto. Es mas, yo creo que las habilidades de modelista , demostrado continuamente por las ingeniosas y geniales soluciones que presentan, por ejemplo aquí en el foro, se beneficiarían mucho si logran sobreponerse a una barrera que solo considero existe en las mentes de las personas y no es existente realmente referente a todo lo que es electrónica. Yo personalmente considero que la electrónica es básicamente algo sumamente sencillo si se dejan a un lado la intimidaciones. Si veo tus reflexiones de como realizar tu manejo de las escotas de forma mecánica y pongo esto contra el esfuerzo que requiere usar métodos de la electrónica y programación, creo que tu solución sería mucha mas sencilla, estable y adaptable que los caminos mecánicos que presentas.

Habiendo escrito esto quiero indicarte un posible problema que te puede resultar siguiendo el camino que presentas en tu gráfico. Un servo fue diseñado para resistir las solicitaciones posibles en su uso. Lo que un servo definitivamente no ha sido diseñado es que el eje del brazo del servo reciba un tornillo sin fin! Mira lo que ocurre! La rueda dentada que conforma el engranaje junto con el tornillo sin fin resulta en una fuerza que trata de mover el tornillo sinfín en dirección ortogonal, en dirección del radio de la rueda dentada al punto de contacto con el tornillo sinfín. Esa solicitación no prevista de la mecánica del servo puede resultar dañando el servo. Un tornillo sinfín tendría que reposar a ambos lados del punto de contacto con la rueda dentada para que el tornillo sinfín no pase ese "torque" a la mecánica del servo. Son tales detallitos, como por ejemplo la diferencia de movimiento del lado de la escota que tira al lado suelto para los cuales defines una relación definitiva determinando los diámetros de los tambores. Si solucionas este labor con electrónica cualquier adaptación no es mas que un cambio de parámetros en un programa. En el caso de mi diseño de un sistema de control de escotas un sensor angular magnético monitorea el angulo entre el eje central del casco y el palo de la vela y usando una tabla grabada en la memoria flash asigna para cada ángulo una posición propia para el tambor de la escota que es activado usando el motor de paso. El sensor angular me da 512 posiciones angulares posibles sobre el ángulo de 90°, el palo de la vela o en línea con el eje central del casco hasta una posición ortogonal, 90°. El motor de paso da 21 vueltas de 360° cada una para cambiar el largo de la escota, cada vuelta de 360° consiste de 200 pasos completos y cada uno de los pasos completos está subdividido en 256 micropasos. de allí resultan varios millones de posiciones posibles del motor de paso. Cada posición la defino con un dato de 32 bits, así la tabla solo requiere de 512 * 4 bytes = 2048 bytes. Imagínate, que ninguna solución mecánica puede permitir tal resolución, pero usando una placa LPCXpresso1769 que no cuesta mas que unos 20,- Euros y un controlador para motores de paso tiene un precio de quizá 10,- Euros si hago la placa yo mismo!
Para experimentar la solución que tengo en mente usaré los 2 kits de evaluación que me compré y que me dan un entorno de super lujo para estudiar esto.
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Saludos Hellmut

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Re: Servo para izado y arriado de velas

Mensaje por Pere Palma » Jue Dic 03, 2015 5:11 pm

Disculpame Hellmut por no haber respondido antes.

Respecto al tornillo sin fin, si el problema es que el eje del servo no reciba directamente una fuerza a través del tornillo sin fin quizás la solución sería acoplar el sin fin a un engranaje y que sea éste el que esté en contacto con el eje del servo.

En cuanto a los tambores, la razón de optar por una solución mecánica con tambores de diferente -y determinado- diámetro y anchura es el hecho de necesitar 2 tambores por vela y poder maniobrar 2 (o más velas) con un mismo cabrestante -ergo, con un mismo servo- como ya dejo entrever en los esquemas de izado y arriado. Estoy hablando de un aparejo de fragata con 26 velas, más su orientación al viento, más el timón, así que forzosamente necesito conjuntar velas en un mismo mecanismo para ahorrar servos, canales en el emisor/receptor (también para ahorrar volumen y peso que eleven demasiado el centro de gravedad y alteren una estabilidad ya de por sí crítica con tanto trapo) y, por supuesto, coste económico.

Sé que es un proyecto muy ambicioso, quizás demasiado, y quizás nunca lo llegue a construir. En mi cabeza lo veo navegar y ya daba por supuesto que la electrónica va a ser una ayuda fundamental, pero antes de empezar nada necesito conocer que el concepto general, el barco en conjunto, es factible y para eso necesito tener un cierto grado de certeza de que esa "parte mecánica" va a funcionar. Con esa idea abrí este hilo.

(hoy no tengo el día... :evil: )
Un saludo
Pere

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Re: Servo para izado y arriado de velas

Mensaje por Hellmut1956 » Jue Dic 03, 2015 5:40 pm

No te preocupes. Tu proyecto es un buen objetivo, pues te obliga a pensar lo que los gringos llaman "out-of-the-box-thinking", pensar siguiendo nuevos senderos. El reflexionar sobre el como hacerlo, el idearse un sistema y después analizarlo, todo de forma virtual, mental, es algo en lo que mas del 90% del tiempo hago. Si tu hubieras visto mi primer "solución" para metas mucho menos demandantes fue una catástrofe, pero fue un ejercicio muy valioso. Así que sigue reflexionando e ideándote soluciones.

Me imagino que una cosa que podría ser un aspecto lateral de tu realización, pero que es necesario analizar, es el como instalar tu sistema para todas esas velas dentro del casco, pensar como sería la labor si te vas a algún lago y tienes que armar tu velero y que tiempo y esfuerzo eso tomaría, como arreglar algún desajuste que puede ocurrir. Piensa que una solución de muchos hilos requiere armarlo bajo las condiciones afuera, exige tener un acceso de mantenimiento si algo falla afuera, etcétera.

A mí me costó años de intentos de concebir una solución, rechazarla por alguna razón y definir un nuevo camino. Mirando hacia atrás en el tiempo creo que fuera de que a nuevos caminos se requiere aprender, aplicar y hacer un diseño para aplicar ese camino posible que se va formando en la mente. Creo que una barrera que vale la pena trabajar por sobreponerse a las limitaciones resultantes es el realmente abandonar viejos caminos. Te doy un ejemplo. Siempre en estos intercambios te refieres al uso de servos pero con la intención de usarlos de una forma no usual. Me atrevo decir que el uso de un servo basa en trochas acostumbradas de pensamiento! De lo que realmente estas escribiendo cuando te refieres a un servo es una componente que recibe la PWM del receptor R/C y lo transforma en un movimiento de giro. Pero eso realmente ya no es un servo! De lo que escribes es un motor DC que mueve un engranaje y como resultado ejerce una fuera de rotación. El comando para que hacer lo ejecuta una electrónica dentro del servo que haría su función igual o mucho superior es convertir una señal PWM en una posición! Para eso ni un Arduino es requerido! es como usar un porche para sacar y mover una cortadora de cesped! Muy grande, muy costosa y poco eficiente! Abre un servo que no te importe si se daña y mírate su electrónica. Es un chiste! Por fracción del costo puedes realizar to objetivo superior al servo. Una componente de la familia de controladores tinyAVR puede cumplir esto. Motores DC de algún electrodoméstico dañado puede ser la fuente gratis de un motor DC, impresoras dañadas una fuente de motores y de engranajes y sus respectivos ejes. Empieza en aprender electrónica por ejemplo haciendo, y mi apoyo está disponible aprendiendo el como hacer placas tu mismo y programarlas. Así no mas tienes todo un set de "piezas de lego", hardware y programas, que combinando adecuadamente y adaptando lo parámetros de los ejemplos de programas te dará la seguridad para partiendo de allí enriquecer tus reflexiones. hay aquí en el foro un amigo que hizo el curso y me impresiona la creatividad e ingenio que aplica en sus proyectos.
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Re: Servo para izado y arriado de velas

Mensaje por Agripa » Lun Feb 29, 2016 4:17 pm

Saludos Pere, aparte de decidir como vas a montar los winch para las escotas , intentarìa asegurarme de evitar que se enrolle el cable por falta de tensión , hay diversas maneras muy sencillas , pero necesitas espacio dentro del casco y asegurarte de que el cabo siempre va guiado .

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