Compensar la fuerza centrífuga en las mediciones del acelerómetro

1

Estoy trabajando en un proyecto que incluye contar las revoluciones de un cilindro conectado a un motor. Este motor funciona a un mínimo de 5 revoluciones por segundo y un máximo de 9 revoluciones por segundo.

Un dispositivo está fijo y montado en este cilindro. El dispositivo integra un acelerómetro lis2dh12 que se monta de manera que el eje z se interseca con el eje de rotación. Este video le dará una idea más clara de la situación (el dispositivo es el que está en rojo):

Video aquí

Para el cálculo de las revoluciones, mi algoritmo toma los datos del acelerómetro (establecido en 100 hz) de la fuerza de peso y calcula el ángulo de inclinación ( paso ) de la siguiente manera: atan2 (y, z)

Luego, lo convierto a grados y uso 4 indicadores para entender cuándo el dispositivo pasa de 0 a 90, luego 90-180, luego 180-270 y finalmente 270-360, por lo que el contador de revoluciones aumenta.

Esto funcionó para las rotaciones hechas con el dispositivo en mano, pero luego compré un motor para realizar las pruebas y el enfoque ya no funcionó: no habiendo tenido en cuenta la fuerza centrífuga (que excede ese peso) el cálculo del el tono ya no funciona.

Este es el motor utilizado para las pruebas:

Imagen del motor con dimensiones

El motor está bloqueado por un sistema de madera que atenúa las vibraciones tanto como sea posible. Con un potenciómetro, ajusto la velocidad de rotación del motor entre 3 rpm y más.

NOTA: En este caso, la masa del dispositivo es muy significativa porque es grande en comparación con el sistema completo, mientras que en el caso final (situación del video) el dispositivo tiene una masa muy pequeña en comparación con el sistema completo. No sé si montar el dispositivo en el rodillo real el cálculo de la inclinación se haría correctamente y en este momento no puedo realizar la prueba, pero hipotéticamente creo que el problema se producirá en ese caso, ya que la fuerza centrífuga es proporcional al radio (en movimiento rotatorio).

¿Estoy diciendo bien?

Mi pregunta entonces : ¿es posible compensar las fuerzas centrífugas, calculando su intensidad para cada muestra del acelerómetro (cada 10 ms) y restando esta fuerza a z, para reutilizar el antiguo? enfoque de cálculo de tono?

Los datos adquiridos por el acelerómetro mientras el pequeño motor estaba funcionando a (aproximadamente) 5 revoluciones por segundo muestran que el valor de z había asumido un máximo de -0.828 gy un mínimo de -2.484 g.

Sin embargo, aumentar la velocidad también supera los -5 g.

Desafortunadamente, el dispositivo no está equipado con un giroscopio y no se le puede agregar ningún hardware, por lo que me gustaría encontrar una forma de calcular el número de revoluciones realizadas utilizando solo datos del acelerómetro.

Gracias de antemano

    
pregunta minimanimo

1 respuesta

0

Esto no responderá a su pregunta original, pero podría resolver su problema.

Tengo dos sugerencias, asumiendo que no estás interesado en absoluto en el ángulo del eje.

A: Supongo que, incluso la fuerza centrífuga es mayor que la fuerza del peso, siempre que el sensor esté montado algo cerca del centro, la relación entre los dos no sería muy alta. Si este es el caso, tendrá, para una velocidad constante, una fuerza constante (centrífuga) y una fuerza variable (peso). Si su relación no es muy alta, puede asociar las lecturas del sensor a lo largo del tiempo como una señal sinusoidal. Si mide esta frecuencia sinusoidal, creo que estará midiendo la velocidad del eje.

Tenga en cuenta que, a medida que aumenta la velocidad, la relación entre las fuerzas y la amplitud y el desplazamiento de la señal sinusoidal variará, hasta un punto en el que es posible que no pueda medir los picos debido a la baja amplitud y al alto desplazamiento (básicamente una línea).

B: Si monta el sensor lo suficientemente alejado del centro, eliminará la fuerza del peso de la señal. Si logra implementar un filtro de paso bajo, puede comparar la fuerza media con una curva de calibración.

Nuevamente, a medida que la velocidad desciende, la fuerza del peso podría volverse significativa. Este enfoque requiere calibración cada vez que el sensor se mueve alrededor del radio.

Puede intentar combinar ambos enfoques con un algoritmo inteligente que alterne entre los dos.

    
respondido por el Filipe Nicoli

Lea otras preguntas en las etiquetas