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Sezione Generale / 4 chiacchiere sui motori per elevazione
« Ultimo post da Peppe il 05 Maggio 2021 ore 15:30:47 »Come dimensionare un sistema homemade per elevazione.
I nostri rotori di elevazione commerciali, spesso, non hanno caratteristiche meccaniche tali da permetterci di “allargarsi” troppo con le antenne da istallare ed essere movimentate con sicurezza.
Ecco perché si tenta l’autocostruzione, avvalendosi di un buon fabbro, di amici, di esperienze altrui, ecc.
I risultati, se si effettua una progettazione semplice ma rigorosa, saranno di gran lunga superiori a rotori commerciali, anche blasonati, e senz’altro più costosi.
Il sistema preso in considerazione è quello denominato del pistone motorizzato, elettrico, detto anche “screw jack”, martinetto a vite, attuatore elettrico lineare, ecc.
Si ha bisogno di una cerniera tra una piastra solidale con il mast verticale e una piastra su cui fisseremo il mast orizzontale…
Un altro sistema è una piastra solidale al mast verticale che supporta 2 cuscinetti, che a loro volta supportano il mast orizzontale (sicuramente più preciso nel movimento e affidabile nel tempo)
Senza addentrarci in seni e coseni, tangente e cotangente, radical2, ecc, e senza effettuare approssimazioni consecutive, iniziamo dicendo che per motivi di semplice geometria piana, questo sistema con pistone motorizzato consente una rotazione utile di un albero (mast orizzontale) di circa 90° (tipicamente tra -5° e +85° come elevazione, nel caso di antenne per microonde, può essere utile puntare il terreno per alcune misure di rumore). A dire il vero, la rotazione teorica è >179°, ma in pratica i valori estremi, utilizzando un braccio utile troppo piccolo, sono inutilizzabili… nel disegno si capisce meglio.
Ritorniamo al nostro progetto. Affinché il nostro pistone funzioni al meglio, i punti di pivotaggio, i punti di applicazione delle forze, la lunghezza della leva, il braccio utile, la corsa utile del pistone, ecc devono essere calcolati al meglio.
La relazione che lega lunghezza della leva e corsa del pistone, per avere i nostri 90°, è 1.4 , cioè un pistone da 300mm di corsa avrà bisogno di un braccio, una leva, di circa 200/220mm, misurati dal centro di rotazione del mast (cerniera o cuscinetti) al centro del perno che collega il pistone al braccio stesso.
Abbiamo quindi fissato una delle 2 estremità del pistone… e l’altra estremità? Come e dove la fissiamo? È semplice, poniamo il nostro albero/mast simulando una elevazione di circa 45°(come quella nel disegno), settiamo il nostro pistone a metà corsa, e dove si trova la seconda estremità sarà dove posizionare il punto fisso su cui farà forza il pistone stesso.
In questo modo avremo la nostra corsa utile di circa 90° con la migliore leva media e quindi con la massima potenza meccanica e momento torcente sfruttabile. Va da sé che, se vogliamo diminuire la velocità del nostro pistone a CC, pur conservando la coppia disponibile, e in definitiva la forza del pistone, useremo un PWM, e non una riduzione della tensione di alimentazione, che invece diminuisce sensibilmente la coppia del motore elettrico e la potenza del pistone stesso.
La scelta del pistone motorizzato: il mercato è invaso da attuatori lineari di tutte le misure, sono da interno, per letti ospedalieri e poltrone varie. Ne ho trovati anche con la lettura della posizione lineare, ma consiglio sempre di prendere quelli nati per la movimentazione parabole, potenti, irreversibili, e che non prendono giochi.
Ultimo problema sarà quello di riportare in stazione il valore in gradi di elevazione, consentendo poi un interfacciamento con i più comuni sistemi di tracking automatico. Anche in questo caso, ampia scelta di inclinometri analogici o digitali.
I nostri rotori di elevazione commerciali, spesso, non hanno caratteristiche meccaniche tali da permetterci di “allargarsi” troppo con le antenne da istallare ed essere movimentate con sicurezza.
Ecco perché si tenta l’autocostruzione, avvalendosi di un buon fabbro, di amici, di esperienze altrui, ecc.
I risultati, se si effettua una progettazione semplice ma rigorosa, saranno di gran lunga superiori a rotori commerciali, anche blasonati, e senz’altro più costosi.
Il sistema preso in considerazione è quello denominato del pistone motorizzato, elettrico, detto anche “screw jack”, martinetto a vite, attuatore elettrico lineare, ecc.
Si ha bisogno di una cerniera tra una piastra solidale con il mast verticale e una piastra su cui fisseremo il mast orizzontale…
Un altro sistema è una piastra solidale al mast verticale che supporta 2 cuscinetti, che a loro volta supportano il mast orizzontale (sicuramente più preciso nel movimento e affidabile nel tempo)
Senza addentrarci in seni e coseni, tangente e cotangente, radical2, ecc, e senza effettuare approssimazioni consecutive, iniziamo dicendo che per motivi di semplice geometria piana, questo sistema con pistone motorizzato consente una rotazione utile di un albero (mast orizzontale) di circa 90° (tipicamente tra -5° e +85° come elevazione, nel caso di antenne per microonde, può essere utile puntare il terreno per alcune misure di rumore). A dire il vero, la rotazione teorica è >179°, ma in pratica i valori estremi, utilizzando un braccio utile troppo piccolo, sono inutilizzabili… nel disegno si capisce meglio.
Ritorniamo al nostro progetto. Affinché il nostro pistone funzioni al meglio, i punti di pivotaggio, i punti di applicazione delle forze, la lunghezza della leva, il braccio utile, la corsa utile del pistone, ecc devono essere calcolati al meglio.
La relazione che lega lunghezza della leva e corsa del pistone, per avere i nostri 90°, è 1.4 , cioè un pistone da 300mm di corsa avrà bisogno di un braccio, una leva, di circa 200/220mm, misurati dal centro di rotazione del mast (cerniera o cuscinetti) al centro del perno che collega il pistone al braccio stesso.
Abbiamo quindi fissato una delle 2 estremità del pistone… e l’altra estremità? Come e dove la fissiamo? È semplice, poniamo il nostro albero/mast simulando una elevazione di circa 45°(come quella nel disegno), settiamo il nostro pistone a metà corsa, e dove si trova la seconda estremità sarà dove posizionare il punto fisso su cui farà forza il pistone stesso.
In questo modo avremo la nostra corsa utile di circa 90° con la migliore leva media e quindi con la massima potenza meccanica e momento torcente sfruttabile. Va da sé che, se vogliamo diminuire la velocità del nostro pistone a CC, pur conservando la coppia disponibile, e in definitiva la forza del pistone, useremo un PWM, e non una riduzione della tensione di alimentazione, che invece diminuisce sensibilmente la coppia del motore elettrico e la potenza del pistone stesso.
La scelta del pistone motorizzato: il mercato è invaso da attuatori lineari di tutte le misure, sono da interno, per letti ospedalieri e poltrone varie. Ne ho trovati anche con la lettura della posizione lineare, ma consiglio sempre di prendere quelli nati per la movimentazione parabole, potenti, irreversibili, e che non prendono giochi.
Ultimo problema sarà quello di riportare in stazione il valore in gradi di elevazione, consentendo poi un interfacciamento con i più comuni sistemi di tracking automatico. Anche in questo caso, ampia scelta di inclinometri analogici o digitali.
