Raffaele Berardi | Ralph DTE

17 aprile 2009

Sensori inerziali: accelerometro e giroscopio

Rubrica: Telemetria (sensori di spostamento)
Titolo o argomento: Sensori basati su potenziometro lineare

L’importanza dell’acquisizione di dati in una corsa moderna è indiscussa. I dati possono essere utilizzati non solo per confermare feedback dal conducente, ma anche per quantificare problemi. Un ingegnere di pista che ha buoni dati dalla sua telemetria ed ha una buona familiarità con le misure entro le quali deve trovarsi il veicolo, sa come intervenire in ogni situazione e con maggiore precisione quanto più è precisa la telemetria stessa. Questo aiuta a portare il veicolo più vicino alle sue prestazioni ottimali nel limitato tempo di prova e pratica permesso. Lo stesso si fa confrontando gli effetti di vari schemi di guida. Gli aspetti del comportamento dei veicoli possono essere valutati dai cosiddetti “studi inerziali,” studiando l’accelerazione e il movimento della macchina.

Misure di accelerazione longitudinale e laterale mostrano semplicemente quanto duramente la macchina sta frenando, girando, e accelerando.
Analisi dettagliate dell’accelerazione laterale mostrano il bilanciamento della vettura durante le curve.

I dati necessari per gli studi inerziali vengono dai sensori che rilevano la velocità delle ruote e dai sensori inerziali. I sensori inerziali includono accelerometri e “rate sensors” chiamati comunemente giroscopi.

Accelerometro
Un accelerometro può essere posizionato per misurare:

Accelerazione longitudinale (per studiare accelerazione e decelerazione del veicolo). Vedi anche il Beccheggio sul nostro sito del reparto corse.
Accelerazione laterale (per studiare come sta girando l’auto lungo la curva). Vedi anche Rollio e Imbardata sul nostro sito del reparto corse.
Accelerazione verticale (per sapere come stanno lavorando le sospensioni). Vedi anche il fenomeno di Pompaggio sul nostro sito del reparto corse.

Posizionamento accelerometro

Un’alternativa all’utilizzo di un accelerometro per misurare l’accelerazione longitudinale è ricavarsi la derivata della velocità misurata. Questo è incluso in un Math Channel presente nel software di Analisi PI Version 6 di PI Research. Tuttavia qualsiasi inesattezza nella misura della velocità di ogni ruota data ad esempio dal bloccaggio di una ruota o dalla crescita del diametro di un pneumatico in seguito al surriscaldamento, o ancora inesattezze dovute agli effetti che si manifestano nella percorrenza della curva porteranno a una valutazione imprecisa dell’accelerazione longitudinale.

Accelerometro a 3 assi PI Research

Accelerometro giroscopio Pi Research della F1 degli anni ’90

Giroscopio

Un giroscopio misura il tasso angolare di svolta. Ad esempio, se un giroscopio sta girando ad un tasso di una rotazione (360°) ogni 10 secondi, allora misurerà 36 livelli al secondo. I cambiamenti agli angoli di rollio, imbardata e beccheggio su una macchina con sospensioni rigide, sono generalmente piccoli, e quindi non vengono misurati nel modo migliore utilizzando un giroscopio.

Posizionamento giroscopio

Giroscopio PI Research

Esempio

Riprendiamo l’esempio dell’articolo precedente (Telemetria parte 3) e ricordiamo che la sezione del tracciato presa in considerazione corrisponde al momento in cui il pilota, a seguito di un errore, è andato abbondantemente sul cordolo creando forti oscillazioni sulle sospensioni lato sinistro. Come stiamo per vedere in questo articolo, il pilota ha causato una perdita di velocità improvvisa evidenziata nel primo dei due grafici (nell’immagine in basso) da un improvviso scalino sul diagramma della velocità. Ma non solo: questa volta sotto il diagramma della velocità, abbiamo impostato il diagramma “Lateral G” ossia il diagramma dell’accelerazione laterale. Quest’ultima viene rilevata dall’asse perpendicolare al senso di marcia dell’accelerometro. Cosa osserviamo sul grafico dell’accelerazione laterale? Finché il grafico si trova sotto lo zero, la vettura sta sterzando a sinistra. Sopra lo zero la vettura sta sterzando a destra. Vediamo che il grafico passa per lo zero in quanto il pilota che inizialmente sterzava verso sinistra, dopo essere passato sul cordolo, inizia a sterzare verso destra per entrare nella curva successiva. Più è alta la tenuta di strada della vettura e più il grafico si allontana dallo zero (stiamo parlando solo dell’accelerazione laterale al momento). Quando il grafico si trova nei pressi dello ZERO il pilota procede in un rettilineo, o si trova nell’istante (come in questo esempio) in cui passa da una curva a sinistra ad una verso destra (o viceversa), o ancora, sta perdendo aderenza… Ovvero il suo sistema: telaio-sospensioni-gomme non sta funzionando a dovere e scivola.

Accelerometro - Esempio telemetria

Accelerometro: esempio telemetria

Copyright
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Ringrazio vivamente:
Il mio caro amico “Giorgio” per la gentile concessione della sua telemetria.
La PI research per i preziosi dati concessi.
Link correlati
La curva ideale di apertura del gas – Articolo in modalità PRO
La telemetria delle F1 degli anni ’90
La differenza tra la telemetria ed il rilevamento dati
Sensori di spostamento: Potenziometro lineare
Sensori inerziali: Accelerometro – Giroscopio
Sensori di spostamento: LVDT linear variable differential transformer
Sensori per l’aerodinamica: Tubo di Pitot
Sensori per l’aerodinamica: Calibrare il tubo di Pitot
Sensori di velocità: ABS, controlli trazione, controlli stabilità
Telemetria, accelerazione laterale e qualche dubbio…
Sensori di velocità: Un chiaro esempio
Sensori altezza vettura
Parentesi sui controlli attivi su un volante di Formula1
Sensori di torsione
Sensori di torsione: Un chiaro esempio
Sensori di spostamento: Un chiaro esempio: Estensione/Compressione
Interpretare le prestazioni del differenziale autobloccante tramite la telemetria

15 aprile 2009

Moto TURBO “low cost”: passione a costo zero – 3

Rubrica: Le nostre prove
Titolo o argomento: Moto turbo – parte terza

Si gira la chiavetta, si preme start, il motore non esita un solo istante e va in moto… Suona bene, preciso, accattivante. Qualche colpo di gas e si avvertono subito le intenzioni di questa moto. Sergio ci racconta la sua esperienza di Guida dopo aver percorso pochissima strada dal termine della realizzazione del modello. Dice: “Non si tratta di una moto inguidabile come molti pensano; la modesta sovrapressione data dalla presenza del turbo non si avverte nemmeno ai bassi dove il motore gira rotondo e la moto risulta guidabile. Ai medi regimi la spinta diventa corposa ma con garbo. La forcella si estende ed il gusto è garantito.” Il problema della ciclistica – continua Sergio- è nel carattere per così dire sottosterzante di questa moto. Un problema che aveva anche da originale e che sta pensando di risolvere con nuove modifiche che affronterà quest’anno. Il modello non è quindi definitivo e subirà tutta una serie di affinamenti per scoprire dove può condurlo una passione così forte. In previsione nei prossimi mesi a venire c’è la partecipazione a diversi moto raduni di Honda elaborate…

Moto Special - Moto turbo a bassa pressione

Non vediamo l’ora di scoprire in seguito le nuove impressioni di guida di Sergio e tutti i lavori che sta minuziosamente mettendo in cantiere per il futuro. Tanti, tantissimi complimenti a Sergio per il favoloso lavoro di artigianato che conquisterà il cuore di molti lettori appassionati 😀

Un ringraziamento particolare va a Sergio Fileni della Officina Meccanica Fileni di Jesi per l’intervista concessaci e tutto il tempo dedicato allo smontaggio di alcune parti per effetturare scatti più chiari possibili.

Link correlati:

Moto turbo “low cost” – parte 1
Moto turbo “low cost” – parte 2
Moto turbo “low cost” – parte 3

15 aprile 2009

Moto TURBO “low cost”: passione a costo zero – 2

Rubrica: Le nostre prove
Titolo o argomento: Moto turbo – parte seconda

E’ stato montato un Turbocompressore frutto di più parti correttamente abbinate tra loro: Il compressore è un IHI di una Lancia Delta, la turbina è una Garrett presa da una vecchia Mini De Tommaso. Le giranti sono state fresate per essere portate alla dovuta dimensione e sono state riequilibrate su un apposito macchinario per l’equilibratura. Il carburatore proviene da una Renault 5 GT turbo. Ottimo per la situazione.

Importante inoltre il lavoro condotto per raccordare tutte le tubazioni che dal compressore raggiungono i collettori di aspirazione. I collettori di scarico sono stati anch’essi ottenuti artigianalmente. Non manca la valvola POP OFF per far sfiatare all’esterno la sovrapressione in aspirazione nel momento in cui si chiude il gas e la valvola WASTE GATE che permette di non superare il valore della sovrapressione impostato. In questo caso ci aggiriamo intorno ad una sovrapressione di 0,4 Bar. Un valore non incisivo per l’affidabilità e la guidabilità della moto. Con questo valore è stato possibile evitare modifiche ai pistoni e al rapporto volumetrico di compressione.

L’alloggiamento del turbocompressore non è stata un’operazione facile. E’ stato collocato in basso sul fronte vicino al basamento e poco dietro la ruota anteriore. Questa scelta ha permesso di realizzare i dovuti collettori e le dovute tubazioni in modo più semplice evitando loro percorsi tortuosi che sarebbero complici di grandi perdite di carico del fluido. E’ stato aggiunto un scambiatore aria/olio per mantenere l’olio motore ai corretti valori di viscosità. Il radiatore in questione deriva da una Citroen Diane.

A livello di ciclistica si è operato sulla sospensione posteriore alzando il corpo della moto sul retro in modo da distribuire un maggior peso all’avantreno che accusa facili allegerimenti. La carena sopra i fari anteriori deriva da uno scooter, è stata tagliata, sagomata, modificata per l’esigenza. I gruppi ottici sono stati ricavati da una Yamaha e muniti di lampadine allo iodio. Anche il serbatoio è stato elaborato. La parte superiore dove allogia il tappo è stata tagliata e vi è stata applicata la parte superiore di un serbatoio della Aprilia Futura mentre il tappo del serbatoio proviene da una Gilera SP02. Questo ha permesso di ricavare un maggiore spazio per il casco quando ci si carena in velocità. Il vecchio tappo era troppo sporgente per poter permettere di rannicchiarsi sul serbatoio.

Il codone posteriore è di una Suzuki GSX (il famosissimo codone a goccia che caratterizzava Suzuki e Aprilia fino a qualche anno fa) anch’esso opportunamente modificato. Le selle (pilota e passeggero) sono state costruite anch’esse a mano ed adattate sulle nuove carene. Il faro posteriore sfrutta il corpo di un faro fendinebbia posteriore di una Peugeot 206. La ciliegina sulla torta è indubbiamente data dalla presenza del manometro del turbo sul cruscotto tra il tachimetro ed il contagiri.

Un lavoro mostruoso condotto solo ed unicamente per passione negli ultimi anni ed allo scopo di riuscire a preparare una moto esclusiva a costo ZERO.

Continua… Le sensazioni a motore acceso.

Link correlati:

Moto turbo “low cost” – parte 1
Moto turbo “low cost” – parte 2
Moto turbo “low cost” – parte 3

15 aprile 2009

Moto TURBO “low cost”: passione a costo zero – 1

Rubrica: Le nostre prove
Titolo o argomento: Moto turbo – parte prima

Più andiamo avanti e più, qualunque cosa intendiamo fare, costa caro… La bravura di un tecnico, di un motorista, di un meccanico, di un ingegnere, sta nel riuscire a realizzare una propria idea utilizzando al massimo le proprie conoscenze e la propria esperienza. Non tutti però ci riescono. Un professore di tecnologia meccanica dell’Università Politecnica delle Marche disse durante una lezione: “Un bravo Ingegnere Meccanico è colui che sa fare con 10 euro quello che una persona normale fa con 100 euro”. Insomma un bravo ingegnere è un ottimizzatore che, a parità di qualità, ottiene un risultato più che buono spendendo molto, molto meno. Più difficile invece, è trovare un tecnico che con il solo uso delle sue competenze artigianali, realizza un prodotto che trasuda passione…

E’ il caso di Sergio Fileni dell’Officina Meccanica Fileni di Jesi il quale partendo da un’ Honda VF di oltre 20 anni fa è arrivato, nel giro di qualche anno, ad una Naked FUORISERIE unica nel suo genere. Non si tratta semplicemente del fatto che il motore sia stato trasformato artigianalmente in un propulsore turbo. Si tratta del fatto di esserci riusciti a costo ZERO.

Sarebbe stato facile -dice Sergio- acquistare un apposito (e spesso costosissimo) KIT di elaborazione e montarlo. Al contrario non è stato affatto facile riuscire in un sogno ricavando un prodotto finito, funzionante e con un fascino dal sapore corsaiolo, utilizzando solo ed esclusivamente pezzi recuperati durante il lavoro quotidiano in officina.

Continua…

Moto Special - Moto turbo a bassa pressione

Link correlati:
Moto turbo “low cost” – parte 1
Moto turbo “low cost” – parte 2
Moto turbo “low cost” – parte 3

14 aprile 2009

I supporti motore e le vibrazioni

Rubrica: Incominciamo a parlare di automobili -8-

Titolo o argomento: Quelle vibrazioni che sanno di vecchio, e invece…

Iniziate ad accorgervi che la vostra amata vettura (amata per gli appassionati…) vibra, è più rumorosa talvolta ruvida nell’utilizzo. Non sempre la causa è imputabile a gravi e costosi problemi. Alle volte si tratta solo e semplicemente di un banalissimo supporto motore che ha terminato il corso della sua vita utile. Il motore sta su ma il tampone di gomma è quasi totalmente compresso.

Risultato?

Le vibrazioni indotte dal motore o dalla strada non vengono più adeguatamente smorzate, le marce entrano male perchè il motore non si trova nella sua posizione corretta, fastidiosi rumori metallici echeggiano nell’abitacolo e sembrano provenire proprio dal vano motore.

Certo le cause potrebbero anche essere altre, quindi

come capire se si tratta di un supporto motore?

Fateci caso… quando avviate il motore, quest’ultimo sobbalza? E quando lo spegnete anche peggio? Sentite che non appena girate la chiavetta per spegnerlo, uno scossone accompagna lo spegnimento? Se vi muovete in prima marcia lentamente, alle volte, vi capita che accelerando si senta una vibrazione metallica quasi come se due pezzi di ferro battessero? Nonostante la frizione nuova le marce entrano ma si fatica un pò di più sulla leva?

Probabilmente la vostra vettura ha percorso molti chilometri oppure ne ha percorsi pochi ma tutti in centro tra san pietrini e buche…

Comunque sia non preoccupatevi, non si tratta di un pezzo costoso. Un piccolo problema che si risolve con pochi euro e chi vi ridona il piacere della guida di una vettura che sembra scorrere su una tavola d’olio, precisa, pulita, silenziosa… Così piacevole da farvi chiedere: “E io volevo cambiarla? Per colpa di un pezzo rotto che costava (prezzo indicativo) sui 70 80 euro?”

L’unico peccato è che non è un lavoro che si può fare a casa. Ci vuole un meccanico affidabile che disponga ovviamente di una gruetta per sorreggere il motore mentre il supporto da sostituire è sganciato, e un paio di cavalletti di sicurezza qualora la vettura sia stata sollevata con un crik. Certo è che se conoscete quanto appena spiegato renderete più difficile la vita a qualche furbacchione che vuole farvi spendere centinaia d’euro o peggio, farvi sostituire l’auto…

14 aprile 2009

La fibra di carbonio è un tessuto…

…e chi la lavora è come un sarto

Se prendete un fazzoletto di stoffa e lo stendete bene su un tavolo noterete alcune cosette interessanti provando a tirarlo prima nel senso dell’ordito, poi nel senso della trama ed infine in diagonale. Tirandolo nel senso dell’ordito riscontrerete una grande resistenza e rigidezza. Tirandolo nel senso della trama la sia resistenza che rigidezza saranno assai inferiori al caso precedente. Infine, tirando in diagonale, troverete resistenza e rigidezza pressochè nulle…

Il motivo risiede nel fatto che sia nel senso dell’ordito che in quello della trama, si tirano i fili per pura sollecitazione di trazione mentre tirando in diagonale si ha la deformazione di una serie di mini parallelogrammi che, da quadrati, diventano romboidali.

I sarti conosco molto bene queste proprietà dei tessuti infatti quando vogliono ottenere un vestito dalle forme rigide e squadrate, tagliano la stoffa per dritto; al contrario quando vogliono ottenere forme morbide, flessuose, la tagliano di sbieco.

Il telaio di una monoposto è fatto in fibra di carbonio che è un tessuto… Esso presenta esattamente le caratteristiche di cui abbiamo parlato brevemente sopra. Non l’avreste mai detto eh?

10 aprile 2009

Sensori di spostamento: potenziometro lineare

Rubrica: Telemetria (sensori di spostamento)
Titolo o argomento: Sensori basati su potenziometro lineare

Talvolta chiamato estensimetro, il sensore con potenziometro lineare è disponibile in varie misure e con varie gamme di misura per soddisfare diverse applicazioni quali il rilevamento della marcia inserita, la posizione dell’acceleratore o il movimento della sospensione. L’elemento che opera il rilvemanto è un film di plastica conduttivo vincolato ad un convenzionale dispositivo a filo avvolto (wire-wound) per dare una risoluzione (ossia la precisione nel rilevamento del dato) elevatissima ed una notevole vita operativa del sensore stesso. Ogni sensore è fornito di 150mm di cavo che termina con un raccordo del tipo: AS Micro Lite HE. I sensori sono equipaggiati con due appositi sostegni per il montaggio.

Esempio

Nell’immagine sotto vediamo una schermata della nostra telemetria che si riferisce esattamente alla corsa della sospensione posteriore sinistra nel punto del tracciato indicato dalle frecce rosse (mappe lato destro). Nello specifico caso la vettura ha preso un cordolo troppo abbondantemente (con le ruote di sinistra) provocando un’eccessiva compressione delle sospensioni (non prevista dal setup) che possiamo ben rilevare sul grafico dai picchi tracciati grazie ai potenziometri lineari (a volte chiamati estensimetri). Il potenziometro lineare viene quindi montato ai capi di ogni ammortizzatore e registra istante per istante quando l’ammortizzatore stesso si sta comprimendo trasformando in segnale elettrico ogni misura rilevata. Nell’immagine vediamo due grafici: il primo indica la velocità che aveva la vettura da corsa nel tratto di pista evidenziato. Notiamo che la velocità stava scendendo gradualmente fino al punto in cui, urtando eccessivamente il cordolo, la velocità subisce una diminuzione improvvisa (rappresentata dallo scalino) alla quale corrisponde, nel grafico sotto, una serie di oscillazioni anomale del corpo sospensione con picchi che la vedono alternarsi in situazioni di completa estensione e compressione. Attenzione alla lettura, va fatta al contrario ovvero la misura indicata nell’asse delle ordinate indica la corsa rimasta dell’ammortizzatore.

Copyright

La PI Research ha autorizzato il blog www.ralph-dte.eu ed i siti ad esso collegati, alla pubblicazione di parte del materiale messo a disposizione. E’ severamente vietato riprodurre il materiale presente in questa rubrica. Chiunque pubblicasse su altri siti, forum o blog tale materiale, andrà ad incorrere in problemi legali dei quali non siamo responsabili.

3 aprile 2009

Working capital – Materia per le idee

È la metà degli anni Novanta. Due promettenti studenti di Stanford ricevono in prestito dal pro-rettore dell’Università un server che possa aiutarli a concretizzare un’idea a cui stavano lavorando da tempo. Dal punto di vista ingegneristico e matematico, la macchina sviluppa la capacità di calcolo necessaria a identificare un algoritmo che un ingegno italiano aveva precedentemente teorizzato. Dal punto di vista della storia, può fornire un supporto per una ricerca più precisa nel vasto mondo di internet.
Con il sostegno dell’Università di Stanford, i due giovani matematici brevettano l’algoritmo e creano una nuova società. Qualche anno dopo arriva il successo.
I due studenti si chiamano Sergey Brin e Larry Page.
La società è Google Inc.
Per realizzare un business di successo, serve una buona idea e l’appoggio necessario per metterla in pratica. E se questa volta provassimo a fare una cosa del genere in Italia?
Working Capital è il progetto ideato da Telecom Italia per sostenere l’innovazione italiana e le iniziative imprenditoriali in ambito web 2.0 e nuova Internet, fornendo competenze, tecnologie e servizi a supporto della loro realizzazione, ed aiutando la crescita di una nuova, giovane generazione di imprenditori italiani.

2 aprile 2009

Le vuoi storiche?

Parlando con Federico, un mio amico Designer Industriale, argomentavamo circa il prezzo di mezzi d’epoca e, per riassumervi la conversazione, abbiamo distinto in particolar modo quattro differenti casi nei quali spesso ci si imbatte quando si decide di acquistare un mezzo d’epoca.

Usato d’epoca sul quale si specula.

Tipico usato che ha scarso valore ma che viene venduto a prezzi improponibili per i più variegati motivi: mode, film che l’hanno abbondantemente pubblicizzato, o ancora per il semplice motivo: “Non è bello ciò che è bello, ma ciò che piace agli altri”. Argomento trattato anche da noi, clicca qui.

Non mancano poi i casi in cui comitive di persone si mettono d’accordo pubblicando di punto in bianco sui siti di vendite online, diversi annunci a prezzi esorbitanti di uno stesso prodotto. Così da infondere la credenza che quello sia il prezzo di mercato. Trovata a dir poco geniale. Ma ecco come scoprire il trucco. Vai semplicemente in edicola e acquista autorevoli riviste di auto/moto d’epoca per sapere il valore reale e poi confrontalo con il prezzo trovato online. Infine domandati valutanto la tecnica del mezzo scelto: vale la pena spendere così tanto su un mezzo difettoso, tecnicamente inefficiente, del quale non trovi i ricambi se non a prezzi spasmodici? Oppure è meglio sceglierne un altro più valido anche tecnicamente?

Usato d’epoca di lusso

Ovvero tutti quei mezzi che indipendentemente dal valore tecnico sono fortemente desiderati. In questo caso l’opinione che se ne ha è prettamente soggettiva. Sono quei casi in cui una critica può fortemente ferire l’orgoglio del possessore. Nessuno meglio di lui sa cosa prova per quel particolare veicolo… Il più delle volte nemmeno il proprietario riesce a spiegarlo. Si tratta di pezzi molto particolari. Il cui valore si alza notevolmente per la forte, immensa richiesta e desiderio di possedere una vettura o una moto che era già nata con l’intento di non essere per tutti.

Usato d’epoca di validità tecnica

Ne fanno parte tutti quei pezzi passati alla storia per delle particolari scelte tecniche che hanno aperto un’era. Ne sono un tipico esempio (anche se esagerato) le prime formula 1 a effetto suolo.

Usato d’epoca di validità storica

Caso a parte è quello di chi compra un pezzo storico per metterlo in salotto proprio per ricordare la storia del progetto. In tal caso spendere cifre cospicue anche se si tratta di una meccanica poco valida, acquista sicuramente più senso. Un tipico esempio, dice Federico, è la Vespa sulla quale fu montato un cannone in tempi di guerra. Non ci andrete a fare la spesa, quindi il problema ricambi, costi, validità tecnica non sussiste.

Bellezza, moda o validità del prodotto?

Scegliete voi naturalmente.

Ogni veicolo è una storia a sé; la situazione varia da caso a caso, chi intende effettuare un acquisto dovrebbe stare attento e condurre una buona indagine sul prodotto per capirne i reali motivi dell’elevato costo e giustificare a sé stesso la validità della sua scelta.