misurazione della forza impressa tramite un accelerometro

ciao a tutti sono Ludovica una studentessa di ingegneria meccanica, ammetto di avere veramente poche se non pochissime conoscenze in campo pratico soprattutto con arduino, per adesso mi sono fatta solo un idea teorica quindi volevo chiedervi un parere su un progetto prima di cimentarmici.

allora l'idea è quella di creare un accelerometro da mettere su un bilanciere vincolato che può muoversi solo in verticale per poter misurare la forza impressa (spero che sia una cosa fattibile anche per una novellina). per i componenti avevo pensato ad arduino uno con un accelerometro e giroscopio tipo il GY521 e un display dato che non mi servono tutti i valori di accelerazione ma solo l'accelerazione massima della componente verticale.

può funzionare come idea? mi manca qualcosa a cui non ho pensato? ogni suggerimento/consiglio è ben accetto

grazie

Ma se devi misurare una forza, non ti conviene usare una cella di carico con relativo amplificatore?

io vorrei usarlo in campo "sportivo" quindi vorrei misurare la forza massima che riesco ad imprimere al bilanciere sollevandolo non penso di poter fare questa cosa con la cella di carico. non so se mi sbaglio ma la cella di carico non viene usata anche come "bilancia" quindi misura la forza di un peso che io ci metto sopra?

Ah ok, ora capisco.
Quindi tu vuoi ricavare la forza in modo indiretto misurando l’accelerazione impressa al bilanciere.

si l'idea era quella misuro l'accelerazione conosco la massa e mi ricavo la forza che sono riuscita ad imprimere. è la prima cosa che ho pensato e mi sembrava la più intuitiva ma non so se esiste un modo più corretto a cui non ho pensato

Penso che le accelerazioni che andresti a misurare siano un po troppo piccole per poterle misurare. Hai un' idea di massima di quanto possa essere l'accelerazione effettiva applicata?

No potrei vedere se esiste qualcosa in letteratura ma così a spanne non ne ho proprio idea se no avresti un idea alternativa?

Be’, giroscopi ed accelerometri MEMS sono parecchio sensibili, ma se il bilancere lo muovi molto lentamente mi sa che non misurano in modo corretto … pero’, tu parli di “bilancere vincolato” quindi qualcosa che e’ gia connesso ad una struttura dove e’ costretto al solo movimento verticale (tirando ad indovinare, presumo tu abbia realizzato un paio di “doppie rotaie” o guide verticali dove l’asse del bilancere e’ infilato, che non gli permettono spostamenti laterali ma solo in verticale, giusto ? )

Se si, allora mi viene in mente un sistema forse meno “elegante” di un’accelerometro, ma di sicuro dal funzionamento piu efficente e certo … cordino di acciaio sottile (non corda o nylon, per evitare rotture o allungamenti) connesso da un lato al bilancere, dall’altro (magari tramite una puleggia per farlo rimanere sopra, dato che presumo la persona che lo alza dovra’ farlo da sotto, ma anche in caso contrario e’ possibile) ad un contrappeso che lo tiene teso su una ruota collegata ad un’encoder ottico (encoder e non potenziometro multigiri cosi c’e’ piu margine di movimento possibile) …

Velocita’ e relative accelerazioni possono venire calcolate dalla velocita’ di rotazione dell’encoder … che essendo connesso in modo meccanico, leggera’ anche se lo si sollevasse ad un centimetro al minuto o meno :wink:

Per encoder ottico intendo quelli senza scatti ovviamente … anche solo 100 o 200 passi per giro dovrebbero essere piu che sufficenti, poi dipende dal diametro della ruota a gola su cui scorrera’ la cordina …

Sì sì il bilanciere è vincolato e può muoversi solo verticalmente. Anche questa può essere una soluzione adesso me la studio. Teoricamente l’idea è quella di fare delle misurazioni ripetute nel tempo per vedere l’andamento quindi un minimo di errore non mi dovrebbe cambiare moltissimo.

Se no un’altra idea che mi era venuta è quella del dinamometro ma è un campo che conosco poco e sto approfondendo.

Etemenanki:
Se si, allora mi viene in mente un sistema forse meno "elegante" di un'accelerometro, ma di sicuro dal funzionamento piu efficente e certo ... cordino di acciaio sottile (non corda o nylon, per evitare rotture o allungamenti) connesso da un lato al bilancere, dall'altro (magari tramite una puleggia per farlo rimanere sopra, dato che presumo la persona che lo alza dovra' farlo da sotto, ma anche in caso contrario e' possibile) ad un contrappeso che lo tiene teso su una ruota collegata ad un'encoder ottico (encoder e non potenziometro multigiri cosi c'e' piu margine di movimento possibile) ...

Posso chiederti però perché prevedi la puleggia? Che poi metti subito prima del encoder o ho frainteso? Nel senso se io ho la parte sopra della struttura e ci faccio passare il cavo e lascio in basso l'encoder il risultato dovrebbe essere lo stesso no? Scusa le domande e l'ignoranza però sto studiando la tua soluzione per colmare le lacune

E' indicativo e dipende da come puoi mettere tu i componenti ... se la persona deve stare sotto, tipo sdraiata su una panca per pesi, potrebbe essere comodo avere una puleggia che porta la cordina da verticale (dal centro del bilancere) ad un punto esterno alla struttura, per poter posizionare il contrappeso in modo che non dia fastidio ... ma potrebbe anche essere la puleggia dell'encoder, con una seconda che porta "di lato" il contrappeso ... se invece, sempre ad esempio, fai sollevamenti in verticale stando "in piedi" ed alzando il bilancere da sopra, allora la cordina puo anche andare direttamente in basso verso l'encoder (se c'e' spazio a sufficenza), oppure ad una puleggia in basso ... poi ci sono diverse possibilita', ma senza sapere come e' fisicamente costruita la struttura posso solo tirare ad indovinare ...

Hai perfettamente ragione anzi ti ringrazio dell'idea e dell'aiuto...
Non avevo capito del tutto come era la tua idea ora è molto più chiaro adesso vedo quale potrebbe essere la soluzione migliore per metterlo. Ancora grazie