【7月18日】Eliteローラー台hackー測定ベンチ試運転ー

昨日は東京へ行ってトンボ帰りで帰ってきました。今回は秋葉原には寄りませんでした。秋月電子では必要なオペアンプ在庫ありませんでしたので通販で入手することにしました。

さて、慣性モーメント測定ベンチの試運転1発目をしました。使い勝手その他課題が何点かあったので、これから修正していきます。

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12穴のエンコーダー取り付けました。測定精度は未だ未確認ですので
後日角度位置とエッジの関係検査します。
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フォトリフレクタを採用したのは、エンコーダからの距離に自由度があって20ミリ前後まで測定できます。しかし、フォトインタラプタのようにエッジ位置と1対1になりません、それは、照射光と受光三角形で反射してくるために、穴のエッジを斜視するので、穴の実際の幅より狭く検出してしまうからです。エンコーダーのDutyは50%ですが、下記オシロ波形で穴位置は5Vですが、Dutyが小さいです。分解能が100μsecあるので測定精度的には大丈夫です。
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●落下惰行試験

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おもりのワイヤをホイール面にアロンで接着するのですが、ここがネックでワイヤが浮いて、接着層に厚みがでてしまいます。これが、1回転ごとにナイフエッジにあたって回転抵抗になってデータのノイズになってしまってました。薄くワイヤを接着する方法を考えないといけません。
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35cm落下させて1発目のデータをサンプリングしてEXCELでグラフにするまで1回で15分くらいかかります。
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加速からピークまで一直線に加速していきます。これは、一定の重力がホイールに回転を与えているから等加速度運動になっているからでしょう、ピークを迎えた瞬間乱れがあります。これは、ワイヤがナイフエッジに剥がされた瞬間を示しているみたいです。更に、その12カウント後
に大きく速度が落ち込んでますが、これが接着部のアロン厚膜部がナイフエッジにあたって速度を急に落としたところです。それで、アロン厚膜部がそぎ落とされて次からは発生してません。一発目はかちんと音がしますが、1回転目から音がしませんでした。最後の持ち上がりは手で押したものです。

●結果考察
①まだ、カーブが凹凸が多く精度検証が必要
②3rps程度までしか加速できてない、35cm落下では足りない可能性があるので、ベンチをテーブルに移して60cm落下も測定する必要がある。
③接着部のひっかかりが発生しないようにする必要がある。
④エンコーダーの回転精度を検査する必要がある。
⑤オシロからEXCElのグラフにするまでに1測定で15分もかかるので
EXECEL VBAを作って1分以内にデータをグラフにできるようにする。<これから百回近く落下試験やるので、能率が悪い。>
<これから1週間くらいはこの課題解決とデータ精度検証で費やされるとい思います。>

●理論背景
この実験で慣性モーメントとブレーキ抵抗力を求めるためにやってますがグラフから以下の数値を抽出して計算する予定です。
加速工程  式A:位置エネルギー=ホイール運動エネルギー+ブレーキ仕事量(ゼロ~ピーク)

惰行工程 式B:運動エネルギー=ブレーキ仕事量(ピークから停止まで)

通常のフライホイールだとブレーキ抵抗がついてなくて、軸受けの転がり抵抗だけなので位置エネルギーのほとんどが運動エネルギーになるので加速工程だけで慣性モーメントが求められるのですが、このELITEのFORCE  MAGは、常時磁力によるブレーキ力が抵抗として存在していますので、加速開始から停止まで間抵抗として仕事をしております。

つまり、位置エネルギー=ブレーキ仕事量(ゼロ~ピーク~停止)
運動エネルギーや慣性モーメントが分らなくてもブレーキ仕事量はでます。となります。ですので、ゼロ~停止までの時間を正確に測定して位置エネルギー割り算すれば、ブレーキ仕事量は算出できます。
ブレーキ仕事量がでたら、式Aからホイールの運動エネルギーが算出できますので、加速工程でその運動エネルギになる慣性モーメントも算出できます。

以上で、ブレーキ仕事と慣性モーメントが得られるので、ELITE ローラ台の負荷仕事特性が定量化できる見込みです。

※検証が必要ですので
①慣性モーメントを計算で求めて、実験値と比較します。

②ブレーキ力をフォースゲージで引っ張って測定して、惰行試験で求めたブレーキ仕事と合致するか比較します。

③ブレーキ力の本質として磁気吸引力を利用してますので、磁気吸引の原理を調べて、ホイール速度によって磁気吸引力がどのようになるのか検証します。

④ピーク速度を変えて、慣性モーメント、ブレーキ仕事がどうなるか比較します。DSCN1158

●中華 ロードセル入荷したのでこれでホイールのブレーキ力計ります。

 

 


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