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Descrizione della strumentazione di controllo a distanza e della strumentazione di misura


Strumentazione di controllo aeromodello rc usata per il volo in telemetria del maxi Piper Luminaria


Nel campo dell’ aeromodellismo moderno è molta la strumentazione di comando a distanza attualmente disponibile , nel caso specifico la trasmittente usata è la GRAUPNER X-3810 radio digitale 4012 passi con servi digitali C-4821

Tali servi garantiscono da prove effettuate una precisione dello 0.2% entro una coppia di 7Kg*cm sulla posizione impostata dalla radiotrasmittente.

 

Strumentazione di misura

 

La strumentazione di misura è in parte autocostruita ed in parte adattata. L’elemento principale è un interfaccia digitale autocostruita, in grado di leggere l’informazione digitale proveniente da ricevitori di tipo modellistico, e trasferirle al computer tramite porta seriale . Tale interfaccia ha 16 ingressi distinti con una definizione di 1/4012 (la stessa delle trasmittenti e riceventi digitali ).Nella foto sottostante si vede l’inerfaccia alloggiata nella scatola contenitrice insieme a due ricevitori.

 

L’interfaccia per essere usata ha necessità di un programma in grado di espletare le seguenti funzioni:

1) Consentire tramite delle funzioni continue la taratura d’ogni singolo canale che entra(nel senso di poter tradurre l’informazione digitale nella misura a lei associata), consentendo il salvataggio della taratura effettuata.

2) Poter visionare durante le prove di volo le misure e poterle registrare in un file associate al tempo di lettura

 

 

Dalle figure sopra si vede il quadro completo dei canali attivati durante la lettura e della curva di taratura (ad esempio canale G, figura in alto a destra). Tale curva è formata da un insieme di curve del 3° ordine passanti per punti chiave e raccordate fino alla derivata seconda. E' possibile inoltre decidere la frequenza di scansione del dato ed impostare un allarme visivo di Max o min (esempio stallo).

 

Sopra l’interfaccia video durante le misure e la registrazione canali attivi e off.

 

Avendo descritto la precisione dei servi usati e della strumentazione di controllo, la misura degli angoli di deflessioni dei flap ,alettoni, profondità e timone sono letti direttamente dai comandi inviati all’aeromodello (comandi inviati dalla trasmittente con cui il pilota governa l’aeromodello), tramite un ricevitore collegato all’interfaccia (identico a quello  nell’interno dell’aeromodello e con stessa frequenza di ricezione). Per i motivi sopra esposti noi registreremo i comandi inviati all’aeromodello con un errore massimo dello 0.2% (+ la misura dei giochi meccanici che deve essere misurata).

Un altro apparato importante è la trasmittente che è all’interno dell’aeromodello la quale deve trasmettere a terra quei dati provenienti da sensori di misura alloggiati all’interno del modello stesso. La trasmittente in questione è uguale a quella usata per controllare l’aeromodello (smontata e alloggiata dentro una scatola d’alluminio con frequenza diversa da quella usata dal pilota, nel caso specifico 35 e 40 Mhz). Questo perché se una trasmittente è in grado di funzionare da terra all’aeromodello e vero anche l’opposto.

 

Nella foto la trasmittente a 8 canali + batteria .

Gli strumenti di misura sono tutti autocostruiti.

Essendo costruiti da poco non si è ancora valutato con precisione l’errore di cui ogni strumento è affetto (errore non piccolissimo data la loro costruzione artigianale) e dell’errore complessivo.
E’ indiscutibile,comunque, il fatto che si riesce ad prezzare l’andamento delle grandezze, che è l’aspetto piu’ importante degli eventi fisici.


1) Velocità

 

Lo strumento e costituito da un’elica di legno di circa 30 centimetri di passo , supportata da un alberino su due cuscinetti.All’interno del corpo affusolato un fascio di luce è interrotto da un cestello forato. Il circuito affiancato leggendo la frequenza di tali interruzioni le converte in un segnale interpretabile dalla trasmittente .


2) Angolo d’attacco

Lo strumento è costituito da una bandierina che si allinea a vento, (posta abbastanza lontano dall’estremità dell’ala) la quale ruotando un potenziometro (posizionato sul proprio asse di rotazione) ne rileva l’orientamento. Nella scatoletta contenitrice lo strumento (scatola di un servo) un circuito rileva la posizione del potenziometro e lo converte in un segnale interpretabile dalla trasmittente. L’alberino è supportato da due cuscinetti . Nella foto, un pò sfocata, si può notare un micro motore con un piccolo peso fuori asse saldato sull’alberino, questo micromotore vibrando (pesetto eccentrico saldato sll’albero motore del micro motore) fa vibrare l’alberino stesso annullando o quasi la difficoltà di rotazione data dall’attrito del potenziometro (questo per far assumere la posizione giusta alla bandierina). Un esempio, di quanto appena esposto, è dato dai vecchi strumenti a lancetta dove occorreva dare qualche colpettino per avere una misura corretta.

 

3 Misura dell’angolo fra l’accelerazione di gravità e l’asse perpendicolare al modello

 

Lo strumento nei voli ad accelerazioni di manovra nulle diventa un orizzonte artificiale sull’angolo di beccheggio . E’ costituito da due motorini che ruotando e vibrando in maniera opposta si orientano naturalmente verso il basso .Il circuito legge il potenziometro attaccato ai motorini e lo converte in un segnale interpretabile dalla trasmittente. La precisione al banco e ampiamente sopra il 1/2 grado.

 

4 ) Rpm motore aeromodello

 

Il passaggio di una pala dell’elica davanti ad una  fotocellula viene  illuminata dalla luce ambiente è letto dal circuito . La frequenza di tali passaggi viene convertita, sempre dal circuito autocostruito, in un segnale interpretabile dalla trasmittente.

 

 

5 ) Misura delle pressioni

 

 

 

Il sensori usati all’interno dello strumento hanno un precisione tale da garantire una lettura della quota  nell’ordine dei 2 mt.

 

Lo strumento sopra indicato per come è stato realizzato è in grado di fornire 1 pressione assoluta (occorre perciò prestare attenzione alla forma della presa dinamica se si vuole avere una lettura della quota senza errori dovuti alla velocità del mezzo) e cinque pressioni riferite (non assolute, ma la differenza) alla pressione presente sul sensore di quota. E’ perciò possibile misurare le velocità anche con un tubo Pitot, ottimo strumento per indagare quali zone di un velivolo non funzionano correttamente. Lo strumento a differenza di giorni ha dimostrato di non perdere la taratura anche se sarà ripetuta prima d’ogni volo. E incredibile come si riesce ad apprezzare la differenza di pressione causata da 1millimetro d’acqua.

Anche questo studio fu realizzato e provato da mio fratello Michelangelo nel lontano 2001.