Cientificosaficionados.com

Los foros de los científicos aficionados de la red.
Fecha actual Jue Dic 18, 2014 9:27 pm

Todos los horarios son UTC + 1 hora [ DST ]




Nuevo tema Responder al tema  [ 27 mensajes ]  Ir a página 1, 2, 3  Siguiente
Autor Mensaje
NotaPublicado: Lun Ene 07, 2008 4:06 am 
Desconectado

Registrado: Lun May 14, 2007 11:45 pm
Mensajes: 51
Ubicación: Madrid, España
País: España
Ciudad: Madrid
Buenas:

Tengo la intención de fabricarme una balanza electrónica que mida de 0 a 200g, con una resolución en torno a 0.05g. Para hacer la medición emplearía un sistema similar a la balanza de la discusión "Balanza de precisión".
El diagrama básico es este:
Imagen


Pero he aquí la dificultad; para que sea cómoda de usar, lo ideal es que sea de un solo plato NO colgante.
Si símplemente se uniese el plato al brazo, la medición puede variar con la ubicación de la carga dentro del plato, ya que puede cambiar la distancia entre carga y punto de apoyo.
El diagrama de esta configuración (incorrecta) es este:
Imagen

Para resolver esto, se puede acudir a la configuración en paralelogramo de Roberval.
El diagrama de esta configuración es este: (el antiguo brazo queda separado en 4 partes unidas por articulaciones).
Imagen

Como se puede ver, es bastante más aparatoso de fabricar, a demás de añadir mucho más rozamiento.

Si alguien puede hacer alguna sugerencia sobre cómo facilitar la construcción, cómo reducir la fricción, otras alternativas, o simplemente puede encontrar defectos o problemas, se lo agradecería mucho.


Última edición por joaquintomiyasu el Mar Ene 08, 2008 2:21 am, editado 1 vez en total

Arriba
 Perfil  
 
 Asunto:
NotaPublicado: Lun Ene 07, 2008 8:25 pm 
Desconectado
Avatar de Usuario

Registrado: Lun Dic 17, 2007 11:59 pm
Mensajes: 1730
Ubicación: Oviedo Asturias
Hola joaquintomiyasu;

Tiene buena pinta,

¿Que electronica piensas usar?

He estado pensando, y la unica solucion que veo para que la distribucion del peso no afecte a la medida es el sistema colgante.

Tanto el mecanismo rigido, como el del paralelogramo no ofrecen solucion para la variacion en la posicion del peso.

Yo me decantaria por el colgante

Un saludo


Arriba
 Perfil  
 
 Asunto:
NotaPublicado: Mar Ene 08, 2008 3:01 am 
Desconectado

Registrado: Lun May 14, 2007 11:45 pm
Mensajes: 51
Ubicación: Madrid, España
País: España
Ciudad: Madrid
Pues estaba pensando (de modo simplificado) en un sensor de posición, un microcontrolador con su pantalla y botones, y un regulador de potencia que me permita variar la corriente que pasa por el electroimán según le indique el micro.

Para el sensor, vendría bien tener una indicación analógica de la posición, y pensaba en:
a) un montaje con dos fotodiodos, que recibirán igual exposición cuando el sistema está centrado.
b) un condensador entre cuyas armaduras hay una "sonda" móvil, al aplicar señales en contrafase a las armaduras, la sonda permite saber la distancia a las armaduras (viendo la amplitud de la señal, que es 0 si está centrada).

Para controlar la intensidad que circula en el electroimán, estaba pensando en:
c) usar PWM y una fuente de corriente constante.
d) usar un conversor digital a analógico y un convertidor de voltaje a intensidad.

El microcontrolador se ocuparía de mantener centrado el sistema, a base de leer de los sensores y ajustar la corriente del electroimán. A partir de la corriente del electroimán, calcula la masa que se ha puesto y la visualiza. Preveo ponerle las funciones de tarado y calibración con varias pesas.

A propósito, el mecanismo de paralelogramo sí es independiente de la ubicación de la carga, porque fuerza al plato a aplicar la fuerza verticalmente (los brazos horizontales impiden el giro).
Imagen


Arriba
 Perfil  
 
 Asunto:
NotaPublicado: Mar Ene 08, 2008 11:04 am 
Desconectado
Avatar de Usuario

Registrado: Lun Dic 17, 2007 11:59 pm
Mensajes: 1730
Ubicación: Oviedo Asturias
Hola joaquintomiyasu:

Esa respuesta esperaba!! jejej Tambien habia pensado en todos esos metodos que describes y me parecen buenos.
El micro reduce en gran parte la tarea, pero pensandolo bien, igual es mas complejo realizar el ajuste de la posicion con el micro (denoche te comento porque pienso eso, y si me equivoco me lo dices).
Pienso que la electronica analogica deberia de encargarse del posicionado, y el micro solo de la traduccion. Limita un poco la funcionalidad de la balanza, pero a veces, no se puede hacer todo con micros.
Si tienes claro como lo vas a hacer con el micro, ya podriamos profundizar mas en el tema, y estaria encantado de escucharte.

Respecto a la mecanica. Siento ser pesado, pero creo que ese dispositivo no soluciona el problema que inicialmente te preocupó (La variacion de la posicion del peso en el plato).
Con el paralelogramo lo unico que se consigue es mantener el plato horizontal. Pero un peso en un extremo u otro del plato hace cambiar el centro de gravedad del conjunto, entregando una lectura erronea dependiendo de la posicion.(Un ejemplo; Imagina que en ese ultimo dibujo que pones, el peso está lo mas pegado al iman que el plato lo permita, pues al electroiman le costará mas mantener esa posicion que si el peso estuviera en el lado derecho del plato).

En la balanza colgante este problema se resuelve, ya que la unica fuerza que actua es la gravedad, y ella solita posiciona la carga global en el punto de anclaje.

Se que al ser colgante limita la funcionalidad que deseas, pero otra solucion seria eliminar brazos. El problema seria, que ahora el electroiman deberia ser capaz de elevar el peso de mecanica y objeto a pesar juntos.

Un saludo,y perdon por las criticas constructivas, esque me ha parecido un diseño muy bueno, hace tiempo que habia pensado como obtener buenas resoluciones en pesos de ese orden, y me gusta la posibilidad de hacer un aparato que realmente valga para algo. En todo lo que pueda ayudar cuenta con ello.


Arriba
 Perfil  
 
 Asunto:
NotaPublicado: Mar Ene 08, 2008 2:51 pm 
Desconectado
Avatar de Usuario

Registrado: Mié Sep 06, 2006 8:28 am
Mensajes: 842
Ubicación: Alcala de Henares (Madrid, España)
Me parece un buén diseño, yo he desmontado básculas micrográmicas (100ug de resolución) que utilizaban ese principio de funcionamiento. Llebaban un sensor de posición cero con fotodiodos, un sensor de temperatura, y un sensor de desplazamiento lineal óptico basado en fotorresistencias.
Ten en cuenta que la parte de control de corriente de la bobina ha de ser de mucha resolución, linealidad y precisión.


Arriba
 Perfil  
 
 Asunto:
NotaPublicado: Mar Ene 08, 2008 7:10 pm 
Desconectado

Registrado: Lun May 14, 2007 11:45 pm
Mensajes: 51
Ubicación: Madrid, España
País: España
Ciudad: Madrid
Gracias Diego Gonzalez y heli, me alegra saber que hay interés en la balanza. Según la vaya acabando, iré completando (y corrigiendo) la web que estoy haciendo para documentarla: http://granataria.googlepages.com

Diego:
1: Lo bueno del micro es que puedo cambiar el método de control de posición fácilmente, y a demás, me ahorra tener que medir la intensidad que circula por la bobina utilizando un conversor analógico a digital de más de 12 bits de resolución. A cambio, tengo que emplear un conversor digital a analógico, pero que resulta bastante más barato (incluso se puede hacer casero), o un circuito de PWM (más complicado para resoluciones de más de 12 bits a frecuencias aceptables).
2: Siento ser de nuevo reiterativo, pero estoy convencido de que con el paralelogramo se resuelve el problema de la ubicación de la carga, de hecho, las balanzas de Roberval se caracterizan por esa ventaja (véase http://en.wikipedia.org/wiki/Roberval_Balance y http://www.lhup.edu/~dsimanek/museum/roberval.htm).
De todas formas, tienes razón en que resulta más sencillo con un plato colgante, y probablemente haga las primeras pruebas con este sistema.
3: Las críticas constructivas son bienvenidas, no tienes por qué disculparte. Y aunque no fuesen constructivas, por lo menos me hacen ver los puntos flacos que pueda haber.

heli:
Aún no he visto por dentro una balanza (supongo que analítica) electrónica, y toda información al respecto es muy agradecida.
1: Si no he entendido mal, hay dos sistemas de sensores que indican posición: uno que indica posición cero, y otro que indica la magnitud de la desviación. No sé que ventajas tendría emplear dos sistemas para la medir casi lo mismo, pero parece interesante, ¿por favor, podrías detallar un poco más el montaje que tienen?
2: ¿Qué uso tiene el sensor de temperatura? (Supongo que será complicado calcular la medida teniendo en cuenta cambios en la temperatura.)
3: Tienes razón, el control de corriente es una parte que afectará fuertemente a la calidad de la balanza.
En cuanto a la resolución, linealidad y precisión, creo que al final usaré un conversor digital a analógico (DAC) de 16 bits seguido de un conversor de voltaje a corriente activo. Veré qué puedo hacer para que el DAC sea lo más lineal posible y calibraré el offset del operacional del conversor de voltaje a corriente.
Temo que el campo magnético que provenga del electroimán no sea exactamente proporcional a la intensidad que circula por él, dependa de la temperatura del núcleo, o características de la curva del ciclo magnético. Supongo que lo ideal será hierro dulce, o núcleo de aire. (Y rezo porque el imán permanente sea inalterable.)


Arriba
 Perfil  
 
 Asunto:
NotaPublicado: Mié Ene 09, 2008 12:29 am 
Desconectado
Avatar de Usuario

Registrado: Lun Dic 17, 2007 11:59 pm
Mensajes: 1730
Ubicación: Oviedo Asturias
Hola joaquintomiyasu;

Como me gustan estas discusiones, al final siempre son de las que se aprende algo. Tienes toda la razon, ojalá se dé con un diseño sutil que no tenga excesivos rozamientos(intentaré exprimirme algo el coco.

Respecto al control de la bobina controlada por pwm, no se que resolucion ofrecen los micros de alta gama, pero cuando hice ciertos progaramas de control de motores por pwm me encontré con bastantes limitaciones, si bien con el micro que trabajaba era de gama media-baja y carecía de modulo PWM.

Lo del DAC si que es lo que utilizaria, con una resolucion de 16bits seria muy precisa(en cuanto a control)

En cuanto al electroiman, me acaba de surgir una duda:
Si para la bascula es necesario un iman fijo(para que sea repelido), éste en reposo atraerá al nucleo de la bobina, por lo tanto es una faena... ¿será necesario por tanto un nucleo al aire?

Como bien dices este tema me interesa mucho, hace tiempo que llevo tras el, y como te digo, es un sistema que parece que promete.

Aqui una foto de algo que tengo desde hace tiempo para algo parecido a esto precisamente :D (Bueno en realidad tenia pensado fabricar una celula de carga para un banco de pruebas de motores de cohete, pero todavia no me he puesto)

Imagen

Pero bueno esto no tiene nada que ver! asique a por la magnetobalanza!

Sigo atento por aqui a los avances :)

Un saludo


Arriba
 Perfil  
 
 Asunto:
NotaPublicado: Mié Ene 09, 2008 1:32 am 
Desconectado

Registrado: Sab Sep 09, 2006 11:41 pm
Mensajes: 638
Ubicación: Ferrol /España
ei que tal! :-) habias pensado en hacer la balanza en levitación ? .. se convierte en hacer el sistema de levitacion tipico y medir como cambia la señal de error al añadir peso..
No es que sea muy util ya que no puede medir materiales ferromagneticos y tal... pero para cuando quieras deshacerte de todo rozamiento posible....


Arriba
 Perfil  
 
 Asunto:
NotaPublicado: Mié Ene 09, 2008 1:36 am 
Desconectado

Registrado: Lun May 14, 2007 11:45 pm
Mensajes: 51
Ubicación: Madrid, España
País: España
Ciudad: Madrid
Como ejemplo, los módulos de PWM que vienen incluidos en los microcontroladores PIC de gama media son de 10 bits (aprox 1/1000 de resolución).

¡Ay!, has encontrado un punto bastante flaco, la atracción del imán permamente al nucleo del electroimán... Tendré que pensar mejor la geometría de ambos.

Respecto a tu imagen, las lineas son tan finas que no logro ver su trazado, ¿son galgas extensiométricas?

Se me ha ocurrido otra forma de conseguir un plato superior independiente de la ubicación de la carga y sin paralelogramo.
Imagen

Pero tiene un problema bastante grave con la fricción.


Última edición por joaquintomiyasu el Mié Ene 09, 2008 4:58 pm, editado 1 vez en total

Arriba
 Perfil  
 
 Asunto:
NotaPublicado: Mié Ene 09, 2008 1:45 am 
Desconectado
Avatar de Usuario

Registrado: Lun Dic 17, 2007 11:59 pm
Mensajes: 1730
Ubicación: Oviedo Asturias
Hola joaquintomiyasu;

Ese sistema es el que usan muchas basculas digitales con celula de carga, el problema que le veo es el peso maximo admitido, ya que ahora, el electroiman tendrá que cargar con el peso del plato y brazo ,etc mas la carga...

No te preocupes, haber solucion la habrá.

Como te digo, nunca he trabajado con modulos integrados PWM, sino programas que simulaban dicho modulo, La verdad, parece que si los de gama media vienen con esa resolucion, un dspic puede venir de perlas.

Actualmente con el que estoy familiarizado tiene resolucion de 16 bits y 11 bits, pero no lo he tocado aún, asi que con el tema de modulos pwm toy un poco pez.

Respecto a la foto, sí son unas galgas extensiometricas que consegui en su dia para el aparato que tengo que hacer :oops:

Un saludo


Arriba
 Perfil  
 
Mostrar mensajes previos:  Ordenar por  
Nuevo tema Responder al tema  [ 27 mensajes ]  Ir a página 1, 2, 3  Siguiente

Todos los horarios son UTC + 1 hora [ DST ]


¿Quién está conectado?

Usuarios navegando por este Foro: No hay usuarios registrados visitando el Foro y 0 invitados


No puede abrir nuevos temas en este Foro
No puede responder a temas en este Foro
No puede editar sus mensajes en este Foro
No puede borrar sus mensajes en este Foro

Buscar:
Desarrollado por phpBB® Forum Software © phpBB Group
Traducción al español por Huan Manwë para phpbb-es.com