Misure sperimentali di accelerazione
salve, devo fare un esperimento in cui ho un carrello di 50 grammi che si muove di moto uniformemente accelerato con accelerazione incognita che devo misurare e devo trattare il problema della propagazione dell'incertezza.
ho pensato a due soluzioni:
1)accelerometro ma non so come si usà caratteristiche teniche,livello associato di incertezza costo ecc...
2) 3 fotocellule che misurino il tempo in cui l'oggetto transito e calcolo l'accelerazione da un sistema e due equazioni e due incognite (velocità e accelerazione)
mi hanno consigliato di mettere piu fotocellule per avere una misura piu accurata ed usare il metodo dei minimi quadrati...ma non ho capito in che senso..
secondo voi quale è il metodo migliore e che modello di strumento potete consigliarmi?grazie a tutti saluti!
ho pensato a due soluzioni:
1)accelerometro ma non so come si usà caratteristiche teniche,livello associato di incertezza costo ecc...
2) 3 fotocellule che misurino il tempo in cui l'oggetto transito e calcolo l'accelerazione da un sistema e due equazioni e due incognite (velocità e accelerazione)
mi hanno consigliato di mettere piu fotocellule per avere una misura piu accurata ed usare il metodo dei minimi quadrati...ma non ho capito in che senso..
secondo voi quale è il metodo migliore e che modello di strumento potete consigliarmi?grazie a tutti saluti!
Risposte
"gibbs helmoltz":
salve, devo fare un esperimento in cui ho un carrello di 50 grammi che si muove di moto uniformemente accelerato con accelerazione incognita che devo misurare e devo trattare il problema della propagazione dell'incertezza.
ho pensato a due soluzioni:
1)accelerometro ma non so come si usà caratteristiche teniche,livello associato di incertezza costo ecc...
2) 3 fotocellule che misurino il tempo in cui l'oggetto transito e calcolo l'accelerazione da un sistema e due equazioni e due incognite (velocità e accelerazione)
mi hanno consigliato di mettere piu fotocellule per avere una misura piu accurata ed usare il metodo dei minimi quadrati...ma non ho capito in che senso..
secondo voi quale è il metodo migliore e che modello di strumento potete consigliarmi?grazie a tutti saluti!
Ciao Gibbs,
per quello che riguarda le metodiche, posso esprimerti la mia opinione, poi valuta te i pro ed i contro.
Opzioni:
1) Data la massa esigua del grave di cui vuoi stimare la sua $\vec a$, direi che avresti un problema (risolvibile peraltro) di interferenza. Mi spiego. La massa dell'accelerometro è comparabile alla massa del grave in esame e quindi devi modellizzare il tuo esperimento con la massa globale. Ripeto è superabile ma ti introduce un errore. Per quello che riguarda le prestazioni del sensore, se consulti i data-sheet dei costruttori, ti sapranno sicuramente dare molte risposte. DI fatto devi incollare il sensore sul corpo con l'asse sensibile parallelo alla direzione di moto e devi (o via cavo o no: ulteriore interferenza) prelevare il segnale da questo e trasdurlo in accelerazione. Ti esce una tensione o, in alcuni casi, hai una carica elettrica (vedi i piezocapacitivi). Attaccato a questo hai tutta le catena di condizionamento del segnale per tradurlo in accelerazione. Prima di far tutto questo devi caratterizzarlo, cioè ti devi costruire (se non ne hai alcuna) la curva di calibrazione Segnale/Accelerazione. I costi possono essere stimati nell'ordine dei 100€ (ai quali ci devi aggiungere poi tutto il resto) per il solo sensore ma, per poterli ridurre, alcuni costruttori/rappresentanti ti affittano la catena di misura per il periodo dell'esperimento e quì il costo potrebbe aggirarsi nell'ordine di 300-500€/settimana.
2) Sicuramente hai il vantaggio di assenza di interferenza (condizione questa sempre da preferirsi in una misurazione). In questo caso devi avere una centralina alla quale arrivano i tuoi $N$ segnali (posti a distanze precise a meno dell'incertezza della collocazione: nell'ordine di $\pm 1mm$) derivanti dalle fotocellule ed un timer che parte al primo transito o alla partenza del grave. Te la cavi con un semplice circuito elettronico per l'interfacciamento verso PC. Ti devi scrivere un programma per registrare il tempo ogni volta che arriva un segnale dal $i$-opto e registrare su file. Per risparmiare ulteriormente puoi utilizzare gli optosensori ed una bandierina sul carrello che al transito intercetta gli opto (questi possono costare fra i 2-3€ l'uno, magari arrivi a €5) al posto delle barriere ad attraversamento. Puoi consultare, per esempio, HONEYWELL. Ne trovi per tutti i gusti ed esigenze. In questa condizione non devi caratterizzare nulla se non il sistema operativo abile a controllare il tempo (e se stesso): cosa impensabile dato che stai utilizzando differenze di tempo e non quello assoluto e pertanto non si necessita di nulla!!!!:lol:
Spero di averti esplicitato la mia opinione senza troppa confusione.
Ciao
perfetto,penso di intraprendere la seconda strada,potresti consigliarmi invece un tipo di circuito di interfacciamento in commercio ed il software sul sistema operativo me lo scrivo in linguaggio C? oppure esiste già qualcosa di simile in commercio?
Al posto delle fotocellule consigli di usare gli optosensori,perfetto però non capisco come riesco a ricavare l'accelerazione:
su ogni optosensore ho un contatore che si attiva nel momento in cui il carrello transita sul primo optosensore.Poi ogni volta che il carrello passa nell iesimo sensore,viene stoppato il contatore e si contano i cicli di clock e da esso ricavo il tempo intercorso tra il primo optosensore e i successivi.Questa cosa però la dovrei realizzare a livello hardware (esiste una cosa in commercio che faccià ciò che ho detto?) ,il software dovrebbe indicarmi solo il tempo in secondi e come faccio poi a ricavare l'accelerazione del sistema?dovrei fare realizzare il metodo dei minimi quadrati ma in che modo?e come si fa per la propagazione dell'incertezza?grazie 1000
Al posto delle fotocellule consigli di usare gli optosensori,perfetto però non capisco come riesco a ricavare l'accelerazione:
su ogni optosensore ho un contatore che si attiva nel momento in cui il carrello transita sul primo optosensore.Poi ogni volta che il carrello passa nell iesimo sensore,viene stoppato il contatore e si contano i cicli di clock e da esso ricavo il tempo intercorso tra il primo optosensore e i successivi.Questa cosa però la dovrei realizzare a livello hardware (esiste una cosa in commercio che faccià ciò che ho detto?) ,il software dovrebbe indicarmi solo il tempo in secondi e come faccio poi a ricavare l'accelerazione del sistema?dovrei fare realizzare il metodo dei minimi quadrati ma in che modo?e come si fa per la propagazione dell'incertezza?grazie 1000
"gibbs helmoltz":
perfetto,penso di intraprendere la seconda strada,potresti consigliarmi invece un tipo di circuito di interfacciamento in commercio ed il software sul sistema operativo me lo scrivo in linguaggio C? oppure esiste già qualcosa di simile in commercio?
Al posto delle fotocellule consigli di usare gli optosensori,perfetto però non capisco come riesco a ricavare l'accelerazione:
su ogni optosensore ho un contatore che si attiva nel momento in cui il carrello transita sul primo optosensore.Poi ogni volta che il carrello passa nell iesimo sensore,viene stoppato il contatore e si contano i cicli di clock e da esso ricavo il tempo intercorso tra il primo optosensore e i successivi.Questa cosa però la dovrei realizzare a livello hardware (esiste una cosa in commercio che faccià ciò che ho detto?) ,il software dovrebbe indicarmi solo il tempo in secondi e come faccio poi a ricavare l'accelerazione del sistema?dovrei fare realizzare il metodo dei minimi quadrati ma in che modo?e come si fa per la propagazione dell'incertezza?grazie 1000
Ciao Gibbs,
purtroppo nonposso aiutarti a livello circuitale dato che la mia estrazione è meccanica. Comunque per il linguaggio di programmazione non dovresti aver problema ad utilizzare C o C++ o similari.
Se ci riesco ti allego (per domani) uno schema "della serva" di come farei il set-up dell'esperimento. L'accelerazione la ricavi dalla relazione $s=1/2*a*t^2$. Da questa relazione hai $s$ dato che sei te che collochi gli opto (a meno dell'errore di posizionamento), e $t$ che lo ottieni come differenze dal clock interno del PC (per esempio) rispetto al $t_0$. Ogni $\Deltat_i=t_(OS)-t_0$. Modellizzi il tutto e consideri le incertezze dello spazio ai fini della determinazione dell$a_(best)$ e relativo $R.M.S.$ considerando anche le incertezze sul $\Deltat$
In questo modo potresti procedere al seguente modo: fai partire il grave e ogni volta che intercetta un opto, l'interrupt registra il tempo in un file. Oppure nella versione più evoluta del SW puoi andare in Real Time sulla porta USB e catturare il segnale. Bada bene che avresti un problema sul frointe del segnale dell'opto. Infatti in condizioni normali il sensore rileva la luce del LED, quando transita si oscura e nasce un fronte di salita/discesa dell'output. Quando libera hai nuovamente una inversione di segnale. Quella buona è una sola!! La prima. Pertanto il circuito deve filtrare il secondo segnale derivante dall'opto e non farlo passare. Di fatto ritengo che puoi collegare gli opto in parallelo e mandare il segnale alla porta. Al PC arrivano una serie di impulsi che però, per costruzione fisica del set-up, saranno, in progressione, tutti gli impulsi derivanti dai vari opto. In questo caso puoi far elaborare direttamente ONLINE i dati e presentare su schermo il risultato. Oppure puoi processare i dati in modalità OFF-LINE anche son un semplice foglio EXCEL.
Di più "non zò
"
no invece è una ottima idea anzi , ne ho avuta una anche io ma non se funziona,se mi dai l'email ti mando l'allegato così vedi come ho ricavato l'accelerazione
"gibbs helmoltz":
no invece è una ottima idea anzi , ne ho avuta una anche io ma non se funziona,se mi dai l'email ti mando l'allegato così vedi come ho ricavato l'accelerazione
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