Het blijkt nu dat het mogelijk is om een weegschaal te maken (of krachtmeter) met een bereik van 1:70000. dat betekend dat deze meter bij een maximale belasting van 70Kg een verandering kan meten van 1 gram. Er is wel een kanttekening bij, dit geldt voor (highcost) kwaliteits rek strook opnemers, het moet nog blijken hoe goed mijn (lowcost) opnemers zijn.
Om dit te bepalen ga ik nu eerst verder met de elektronica, daarmee test ik dan weer de kwaliteit van de opnemers. Als dit goed gaat is het probleem van de fragiliteit van de opnemers opgelost. Deze zijn dan:
1) sterk genoeg om het karretje vast te houden.
2) in staat om de trekkracht met voldoende nauwkeurigheid te meten.
De maximale kracht die ik ga meten is circa 2Kg (20N). Als ik een minimale resolutie wil van 1% dan moet de meter in staat zijn om verschillen van 20 gram te meten. De opnemers kunnen (per twee) een belasting van ca 60Kg meten. 20 gram vereist dan een totale resolutie van 1:3000 (zeg maar van minimaal 20 gram tot 60Kg in stapjes van 20gr)
Dit plaatje geeft aan hoe een weerstand-krachtopnemer (rekstrook) er schematisch uitziet. De rekstrook is op een drager gelijmd die mechanisch wordt belast (buiging). Twee van de weerstanden worden uitgerekt (waarde wordt groter) en twee weerstanden krimpen (waarde wordt kleiner). Door de brugschakeling (brug van wheatstone) wordt deze belasting omgezet in een spanning. Het mooie van deze brug is dat de uitgangsspanning een deel is van de ingangsspanning (ratiometrisch).
Dit tweede plaatje geeft weer hoe mijn schakeling er ongeveer uit gaat zien. Het uitgangssignaal van de meetcel wordt zo'n 200 keer versterkt (de maximale uitgangsspanning is slechts enkele mV groot, wordt hierdoor beter aangepast aan het ingansbereik van de converter). Hierdoor wordt de resolutie aanmerkelijk verbeterd. Ik gebruik een analoog naar digitaal converter (ADC) van Analog Devices. Deze wordt door een SPI (serieele communicatie verbinding) door de microcontroller (een Atmel ATmega169 in mijn geval) bestuurd. Hiervoor gebruik ik een evaluatie bordje van Atmel, "Butterfly" genoemd. Voor deze processor moet ik een stukje programma schrijven dat:- de ADC bestuurd
- de meetwaarden naar een RS232 poort stuurt
- eventueel meetwaarde opslaat in intern geheugen (standalone gebruik)
In eerste instantie zal ik op een laptop de meetdata verwerken die via de serielle poort vanaf de krachtmeter is verstuurd. Op de laptop gebruik ik een stuk software (Matlab) dat het heel makkelijk maakt om de meetdata te bewerken. Ook kan ik de meetdata opslaan (met de tijd en datum als referentie) en op elk moment de rolweerstand berekenen. Ik wil uiteindelijk een bepaald parkoers rijden en gedurende de hele rit data verzamelen. Zo kunnen meetgegevens van verschillende banden worden vergeleken. Daarbij moeten ook de randvoorwaarden (zoals de temperatuur, dank je Harry!) e.d. worden vastgelegd.
Ondertussen heb ik al artikelen op internet gevonden van vergelijkbare metingen (uit de auto industrie). Reuze interessant en het geeft aan dat ik op het goede spoor zit.
rolling resistance of tyres - testdata
Laboratory Measurement of Rolling Resistance in
Truck Tyres under Dynamic Vertical Load
en het meest interessante artikel:
Rolling Resistance of Tyres on Road Surfaces -
Procedures to Measure Tyre Rolling Resistance
Als het meten van de rolweerstand goed werkt wil ik uiteindelijk ook de luchtweerstand van de Quest (met en zonder de diverse stroomlijn verbeteringen zoals een stroomlijnkap) bepalen. Ik wil dat doen door de Quest aan een lang touw achter het meetkarretje te knopen. Ver genoeg van de auto om geen last te hebben van het zog. De rolweerstand kan ik meten bij lage snelheden, de bijdrage van de lucht weerstand bij de hogere snelheden. De rolweerstand is immers onafhankelijk van de snelheid.
Zo, nu heb ik voorlopig weer voldoende gefantaseerd, nu eerst maar weer een stukje verder hobby-en (en binnenkort weer lekker in de Quest rijden natuurlijk!)
4 opmerkingen:
Hi Eduard,
Ik denk met Thomas dat het meten achter een auto geen betrouwbare resultaten zal opleveren. Als je echter het meetkarretje overdekt met een dichte carrosserie, ben je de hinderlijke effecten van het zog kwijt. Zeker lijkt me dit belangrijk omdat ook zijwind en zelfs wind van achter roet in het eten kan gooien.
Volgens de publicaties die je noemde zijn de verschillen in rolweerstand met getrokken meetkarren wel 10 tot 15%. Dat vind ik wel veel, zeker omdat bij de methode die ik gebruikte de herhalingsnauwkeurigheid altijd binnen enkele procenten bleef.
Verder volg ik je proefnemingen met grote belangstelling.
Groeten,
Wim Schermer
Dag Eduard,
Als je opgelet had op de technische dag aan de TU delft had je gehoord dat de NVHPV een trekveer met rekstrookjes heeft die geschikt is voor het meten van rolweerstand van fietsen. Deze wordt beheerd door Bert Hoge en voorstellen om hem te gebruiken kun je indienen via de NVPV. Groeten, Ymte
Ik ben niet zo technisch gezind en versta geen jota van wat je allemaal schrijft, opzoekt en onderneemt maar blijkbaar is het wel interessant......
groetjes uit Zutendaal
Hoi Wim en Ymte.
Leuk dat jullie mijn experiment volgen. Ik weet ook wel dat Bert Hoge een krachtmeter heeft. Ik vind het alleen erg leuk om zelf iets te bouwen. Of het goed gaat werken moet nog blijken. Wat me in ieder geval boeit is of ik in staat zal zijn om banden over een traject te vergelijke en niet een kortstondig proefje over een tiental of hooguit een paar honderd meter. Misschien moet ik het testkarretje uit de wind houden. dat weet ik zodra er een snelheid afhankelijke kracht blijkt te zijn.
Eduard
Een reactie posten