Newsgroup: it.hobby.cicloturismo
Titolo: per esperti in fisica-elettronica e quant'altro (lunghetto)

Un ciao a tutto il popolo dei ciclisti.
Ho un problemino di fisica applicata con inplicazioni eventuali di
elettronica.
Possiedo una ciclette per spin. Ha, ovviamente, pedali, catena, volano e
freno.
Quest'ultimo è una comunissima pinza dei freni sulla quale, come pattini,
sono montati dei feltri.
Mi sarebbe venuto il desiderio di misurare la potenza erogata dalle mie
gambe.
Se io fossi in grado di misurare la forza resistente della pinza il
giochetto potrebbe diventare facile.
Mi sarebbe venuta la tentazione di ancorare la pinza del freno ad una leva
e, alla stessa levafissare un sensore di forza (so che ne esistono, si
chiamano "strain gage" e forniscono in uscita una tensione che è
proporzionale alla forza stessa).
La prima domanda è di fisica (spero di non sbagliare con le lontane
reminiscenze scolastiche):
dato che il lavoro L è uguale alla forza per lo spostamento
L=F*S
e dato che la potenza W è il lavoro per il tempo
W=L*T
o forse meglio la media del lavoro nel lasso di tempo
sapendo il solo lavoro della pinza del freno ed integrandolo nel tempo avrei
la reale potenza spesa dalle mie gambe? (è ovvio che mi "dimentico" di tutti
gli attriti dovuti a catena, movimento centrale, cuscinetti del volano che
comunque riterrei nulli....).
La seconda domanda è di elettronica (lo so che non è questo il gruppo
giusto... ma ci spero) e da per scontata la giustezza delle deduzioni di cui
sopra:
qualcuno sa quale sensore sia meglio utilizzare (dimensioni, costi, modalità
di utilizzo ecc ecc ; ogni consiglio è bene accetto)?
Se tutto è come penso potrei poi collegare il sensore ad un convertitore
analogico digitale (magari dopo amplificazione) e leggere i dati con il
computer che (semplicemente?????) legga la tensione, ne "deduca" la forza
applicata alla pinza dei freni e integri nel tempo il dato.
Spero che qualcuno mi dia una dritta
...che non sia "ma vai a pedalare che è meglio..."
Grazie e ciao
Renato
(47,Bs,,,S,B)

 ....che non sia "ma vai a pedalare che è meglio..."
peccato...sarebbe stato più facile :-)
Mi sembra che la cosa che vuoi fare sia un po' complicata.
Perchè non colleghi i pedali a un alternatore? colleghi l'uscita
dell'alternatore ad una grossa resistenza e gli applichi un wattmetro, dal
quale potrai leggere la tua potenza alla quale aggiungerai un %
corrispondente a (100-resa dell'alternatore).
ciao!
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 applicata alla pinza dei freni e integri nel tempo il dato.
Anche utilizzando un trasduttore lineare,  amplificando opportunamente il
segnale, convertirlo con un a/d ed interfacciarlo  sul pc con un programmino
adatto allo scopo , e pur trascurando gli attriti di prima ti resterebbero
comunque numerosi problemi da risolvere:
1-Creare un programma su pc adatto allo scopo (mica da ridere)
2-Tarare il sistema in base a una unità di misura conosciuta (con quale
strumento e in quale modo?)
3- Sapendo che la pinza sta chiudendo per es. con una forza di 1 N dovresti
calcolare quanto questa influisce sui pedali. Dovresti conoscere il fattore
di attrito dei pattini sul volano e fare un complicatissimo calcolo di
fisica per ricavare un'altra misura che ti obbligherebbe a ritarare il
sistema. Cioè un 1N sul freno corrisponderebbe per es. a 3,5 N. sui pedali.
4-Siamo poi sicuri che 2N sul freno sono 7N sui pedali? Mah, la mia matura è
ormai lontana e sono un po' arrugginito.
Con questo intendo dire secondo me  una cosa del genere è di difficile
realizzazione almeno in casa, e forse forse la via dell'alternatore potrebbe
essere meno complessa, ma per quella ti ci vuole un elettrotecnico.
Saluti e ... facci sapere i risvolti!
Jk
(29,To,80,0,B)

 essere meno complessa, ma per quella ti ci vuole un elettrotecnico.
un elettrotecnico? beh, se sa smanettare un minimo, penso di no.
Io manterrei il volano (altrimenti la pedalata diventa quadra a dir poco),
aggiungerei all'alberino del volano o delle pedivelle una corona (magari
recuperato da una vecchia guarnitura), con una catena collegare la corona
con un pignone collegato all'albero dell'alternatore (dovrai farti due
conti sul rapporto corona-pignone, ma penso che grossi problemi non
dovrebbero esserci), alle uscite di potenza dell'alternatore colleghi una
o più resistenze in parallelo in modo che riescano ad assorbire una
potenza di 300-400 watt (poi dipende dalle tue gambe,
viuleeeeeeenzzzzzzz!!!!!!), e colleghi un circuitino (trovi sicuramente i
kit nei negozi di elettronica, avrai solo da saldare il tutto), colleghi i
capi dell'amperometro fornito nel kit in SERIE e i capi del voltmetro in
PARALLELO alle resistenze. occhio che se inverti o fai casino bruci tutto.
A proposito, le resistenze. Le resistenze devono essere poste IN
PARALLELO, con la somma delle "portate" in watt per resistenza pari alla
potenza massima che potrai dare. Ti consiglio di abbondare, anche un
600-700 watt. Occhio che le resistenze trasformeranno in calore l'energia
che fornirai loro, e anche solo 300 watt (solo...) sono sufficienti per
ustionare. ti consiglio di farti consigliare dal negoziante di elettronica
per i tipi di resistenze e gli eventuali dissipatori.
se hai ancora bisogno di help chiedi pure.
ciao


Svariati mega cut...
Ivan mi ha scritto:
Io manterrei il volano (altrimenti la pedalata diventa quadra a dir poco),
aggiungerei all'alberino del volano o delle pedivelle una corona (magari
recuperato da una vecchia guarnitura), con una catena collegare la corona
con un pignone collegato all'albero dell'alternatore (dovrai farti due conti
sul rapporto corona-pignone, ma penso che grossi problemi non dovrebbero
esserci), alle uscite di potenza dell'alternatore colleghi una o più
resistenze in parallelo in modo che riescano ad assorbire una potenza di
300-400 watt (poi dipende dalle tue gambe, viuleeeeeeenzzzzzzz!!!!!!), e
colleghi un circuitino (trovi sicuramente i kit nei negozi di elettronica,
avrai solo da saldare il tutto), colleghi i capi dell'amperometro fornito
nel kit in SERIE e i capi del voltmetro in PARALLELO alle resistenze. occhio
che se inverti o fai casino bruci tutto. A proposito, le resistenze. Le
resistenze devono essere poste IN PARALLELO, con la somma delle "portate" in
watt per resistenza pari alla potenza massima che potrai dare. Ti consiglio
di abbondare, anche un 600-700 watt. Occhio che le resistenze trasformeranno
in calore l'energia che fornirai loro, e anche solo 300 watt (solo...) sono
sufficienti per ustionare. ti consiglio di farti consigliare dal negoziante
di elettronica per i tipi di resistenze e gli eventuali dissipatori.
Ciao e grazie per le risposte. In effetti avevo pensato ad una soluzione di
questo genere (che obiettivamente mi piace ed è la più semplice. I miei
dubbi però risiedevano in due o tre punti che cercherò di esporre (lo so di
essere, a questo punto totalmente OT, spero che abbiate pazienza con un
tapino pedalatore...)
Nelle risposte tenete conto che capisco di elettronica e elettrotecnica
(anche se i ricordi sono assolutamente arrugginiti)
1)   un alternatore -normalmente- è costruito in modo da "produrre" energia
ad un certo regime di giri. Normalmente contiene un "regolatore" che attacca
e stacca a seconda della tensione prodotta (e della corrente erogata nei più
sofisticati). In questo modo inizia a caricare quando la tensione sale oltre
i 12 volt (o poco più). Contiene inoltre almeno un diodo (o un ponte) per
raddrizzare la tensione da alternata a continua.
La domanda è: produce corrente (e tensione) anche a basso regime di giri?
(nel caso negativo dovrei per forza fargli fare un numero di giri che sia
vicino al suo proprio di lavoro). Si consideri che adottando un rapporto
(
p.es
) 52 per 13 (corona-pignone) quando le gambe fanno 100 rpm
l'alternatore farebbe 400 giri/min
2)   Ad occhio sarebbe meglio un alternatore da auto o uno da "camion"? (io
penso che un alternatore da auto -al suo regime di rotazione giusto, ad
esempio 1500 giri/min???!!!-- possa produrre diciamo 40-50 amper che, con
una tensione di 12 volt farebbero circa 480-600 watt (che bastano ed
avanzano alla grande per uno come me). Ma facendolo girare a più basso
regime di rotazione la tensione potrebbe essere notevolmente più bassa e, di
conseguenza la potenza erogata (a carico fisso).
3)   Se la risposta alla prima domanda è si:   smontando l'alternatore,
separando statore da indotto, alimentando separatamente con una tensione
(continua e modificabile a piacere, ad esempio a scatti) lo statore,
lasciando la resistenza (il carico) fisso -collegato all'indotto-  potrei
variare la potenza erogata (a parità di numero di giri)? Questo
permetterebbe di mantenere lo stesso numero di pedalate/min pur modificando
la "forza" necessaria per muoverle. Quale sarebbe il sistema migliore
(variare le resistenze di carico o lasciarle immutate variando la corrente
di statore)?
ARIGRAZIE  per la disponibilità e la pazienza
(dovete sapere che, alla faccia di tutti i telefoni cellulari, quando sono
reperibile non posso permettermi di uscire in bicicletta. Questo mi spinge a
cercare soluzioni alternative che mi permettano di "mantenere le gambe in
forma"; in più c'è un briciolo di curiosità e di spirito di bricolage che mi
appagano.....)
Ciao
Renato (Bs,47,,,S,B)

 Svariati mega cut...
a furia di leggervi, capisco che io con la fisica non ci andrò mai
d'accordo; 
tutt'altro discorso con i fisici.
En attendant che il prof. si scateni.
bye
Davide
togli il 53 per rispondermi

dunque, Ok per mantenere il volano, fastidi non ne da, peso a parte (ma
chissenef...)
Sostituirei le resistenze con una bella ventola ex_radiatore_per_auto
(normalmente sono da 600 e piu' watt) almeno potremo refrigerarci
duranto la faticata. I piu' ardimentosi potranno collegare un
videoproiettore con il filmato delle uscite piu' entusiasmanti :-))))
L'alternatore per auto e' autostabilizzato a 13.5 volt, e trasforma
l'energia meccanica in elettrica. Solo se richiediamo una potenza
elettrica superiore a quella meccanica disponibile avremo un calo di
tensione, comunque misurando corrente (amperometro in serie) e tensione
(voltmetro in parallelo) sapremo quanto stiamo producendo "al minimo"
del carico allacciato (due ventole = 1200 watt = piu' di quanto un umano
possa produrre)
Okkio all'alternatore, cercatene uno vecchio (il piu' vecchio possibile)
perche' esso per funzionare ha bisogno di una piccola tensione che
inneschi il processo (il rotore e' autoalimentato dallo statore
attraverso il regolatore e all'inizio non c'e' energia). Gli alternatori
vecchi hanno un po' di magnetismo residuo nel rotore che consente di
avviare la produzione, comunque basta collegare una batteria anche da
1,5 volt tra il morsetto destinato alla spia del generatore (+), usando
con un diodo, e la massa.
Gli alternatori nuovi non hanno questo morsetto, prendono la tensione
iniziale dalla batteria attraverso il regolatore, qui la soluzione piu'
rapida e' quella di collegare anche una batteria da 12V (anche piccola,
da moto)...
Io uso pero' un sistema piu' semplice, quando la lingua e' lunga 8cm ho
prodotto il primo KWh, poi la lingua si allunga (puff!! pant!!) di 3cm
ogni ulteriore KWh. Il mio record non lo so, la lingua si e' impigliata
nei raggi e sono caduto.
Bitstreamer(37,MI,80,120,*)
-- 
Posted via Mailgate.ORG Server - 
http://www.Mailgate.ORG

corrispondente a (100-resa dell'alternatore).
Stavo postando la stessa cosa: visto che Renato ci vuole mettere un
po' di elettronica, tanto vale semplificare e farla piů semplice
coll'alternatore.
Con un bel switching da +-12 e +5 ci alimenti pure il piccě ;)
--------------------------------
MTBW Corporation Research Center 
  90125 - Hyperglide Boulevard
     Clabuzzaro - Drenchia
             Italy
 

nei raggi e sono caduto.
ROTFL!


 di statore)?
io non complicherei le cose.



A parte qualche lieve confusione sulla potenza, il tuo ragionamento fila
abbastanza.
Partiamo dalla confusione: mentre è vero che il lavoro è pari al prodotto L
= F * S, non è altrettanto vero che la potenza è pari al prodotto W = L * T.
Infatti, essa è invece il rapporto W = L / T (lavoro/diviso tempo, ossia
lavoro nell'unità di tempo). Infatti, ricorderai che il Watt è la potenza
corrispondente al lavoro di 1 Joule compiuto nel tempo di un secondo (1 W =
1 J / 1 s). Se uno riesce a compiere un lavoro di 100 Joule in un secondo,
esprime la potenza di 100 Watt. Un altro che compie lo stesso lavoro in
mezzo secondo, esprime la potenza di 200 Watt. Uno che scala una salita in
un'ora, esprime una data potenza. Un altro, con potenza doppia, la scala in
mezz'ora, ammesso che siano uguali le resistenze (peso complessivo, ecc.).
Chiarito questo semplicissimo punto, mi sembra abbastanza realistica
qualcuna delle soluzioni prospettate dagli altri amici: trascinare con la
potenza delle tue gambe un alternatore col circuito di uscita chiuso su un
carico, per poi misurare la potenza assorbita da questo carico. Solo, però,
che la realizzazione pratica (a cui qualche volta anche io ho pensato,
nutrendo a mia volta questo tipo di curiosità tecniche) mi sembra abbastanza
problematica. Quando io pedalo in palestra, il wattmetro di cui è corredato
il macchinario mi segna, col massimo sforzo e per pochissimi secondi,
potenze che sfiorano i 350 watt. Se pensiamo ad una voltata del "Re Leone
della Secco", considerando un brevissimo sprint a 70 Km/h e le resistenze
che si incontrano a tale velocità, Cipollini dovrebbe erogare potenze di
poco inferiori al Chilowatt (1000 Watt, quasi il triplo dei 350 Watt citati
prima). Questo calcolo tiene conto del quadrato della velocità, della
sezione frontale di penetrazione in aria, del coefficiente di
aerodinamicità, del coefficiente di attrito volvente dei pneumatici, ecc.
Riguardo al carico da collegare all'alternatore, se pensiamo ad una
resistenza, questa deve essere di congrua potenza, se non vogliamo
bruciarla:
se quella di un ferro da stiro, invece di lavorare a 220 V ca, lavora a 13 V
cc, assorbe naturalmente una corrente molto più modesta e non si scalda
affatto, però dissipa ugualmente energia. Ma mi sembra poco pratico. Meglio
una ventola, come proposto da qualcuno, progettata per lavorare a 12 V ed in
grado di assorbire una potenza di 60-700 W.
Ma, al di là di questi espedienti più o meno rudimentali, su un vecchio
numero della rivista "La Bicicletta" appariva qualche anno fa un nascente
dispositivo, funzionante come "torsiometro", in grado di misurare
l'impercettibile angolo di torsione prodotto dalla forza di pedalata sul
movimento centrale. L'unità elettronica, a partire da questo dato, trova la
forza torcente e la coppia motrice per poi risalire, tramite la velocità
angolare, alla potenza.
E' però molto probabile che tale dispositivo sia per ora applicato, dato il
suo iniziale costo, alle sole apparecchiature ergometriche.
Ecco il sito della rivista "La bicicletta":
www.cycling.it
Saluti
Aldo


Meditate, gente, meditate
Roy Batty
(30,AL,130,125,BS)
"I've seen things you people wouldn't believe.  Attack ships on fire off the shoulder of Orion.  
I watched C-beams ... glitter in the dark near Tannhauser Gate.   
All those ... moments will be lost ... in time ... like tears ... in rain.  Time, to die."
http://roy.batty.too.it

 >
Io, invece, sostengo che l'ideale sarebbe trombare con l'uccello, come
faccio qualche volta ancora io, nonostante l'età ;-).
Ma in mancanza, dovendo proprio scegliere, piuttosto che trombare col culo,
cosa tra l'altro dolorosissima :-(((, preferirei sicuramente le seghe
mentali.
Il gioco comincia a diventare divertente, al punto che questa risposta si
intende replicata all'infinito, quindi senza necessità di doverla ogni volta
inoltrare, per tutti i post che dovessero pervenire da parte di coloro che
vivono di culo :-)))))))
Naturalmente scherzando, come scherzando hanno fin quì sculettato.
Scherzando scherzando.....l'anatomopatologo, a livello di esame autoptico,
troverà la sacca gastrica ricolma di sperma.
Ciao testosterone :-))))))
Aldo


Una scelta di campo:
non sovraccaricare il neurone checciai, che si scalda troppo facendo
sempre lo stesso giro! :-P :-))
RB


 conseguenza la potenza erogata (a carico fisso).
Se viene installato un Wattmetro, questo non dovrebbe essere un grosso
problema: leggi subito la potenza erogata quando recuperi e quando fai uno
sprint. Il problema è come far variare i parametri che compongono la
potenza: forza (o coppia motrice) e velocità angolare. Se vuoi "frenare" la
pedalata per simulare una salita, dovresti aumentare l'eccitazione ed
intensificare l'interazione dei campi magnetici dell'alternatore (elevato
sforzo e bassa velocità di rotazione). Se, invece, vuoi simulare uno sprint
in pianura (moderato sforzo ed elevata velocità di rotazione) dovresti
"allentare il freno magnetico", ossia l'eccitazione. In effetti, quando
aumenti il carico (inserendo un'altra resistenza) l'alternatore, per
l'interazione magnetica, viene comunque frenato e si prospettano due casi
fra i tanti possibili: continui a pedalare con la stessa potenza (maggiore
sforzo e minore velocità di rotazione) oppure aumenti la potenza, per tenere
costante il numero di giri pure con sforzo maggiore. Altra conferma della
problematicità della cosa (che non esiste quando invece si tratta
semplicemente di caricare una batteria).
Tuttavia, è sicuramente interessante provare a montare il tutto e "vedere di
nascosto l'effetto che fa" (forse voi non ricordate "vengo anch'io", "no, tu
no").
In un altro post ho citato un dispositivo, di recente ideazione, non so più
da parte di quale Casa, apparso su un vecchio numero della rivista "La
bicicletta", di cui ho anche citato il sito Web. Però quel dispositivo,
alquanto costoso inizialmente, viene forse per ora montato solo sulle
apparecchiature da laboratorio, ma è destinato a corredare le biciclette.
Non so fino a qual punto sarebbe installabile su una cyclette. Se fosse
possibile, sarebbe, a mio modesto avviso,  la soluzione più "elegante".
Scusate la lunghezza: sono interessato, come voi, alle questioni tecniche.


Mega cut
Grazie a tutti per le dritte datemi
Farò sicuramente sapere in questo ng della mia "nascente" realizzazione e
del suo eventuale... funzionamento.
Un grazie particolare a chi mi ha corretto l'impostazione e gli errori di
fisica ed a chi ha proposto soluzioni concrete.
Chi pensa che queste siano solo segh@ mentali...perdoni... è meglio
utilizzare quei due neuroni che ho che utillizzarli affatto!
Sia chiaro che non proseguirò oltre discussioni con troll o presunti tali
ciao
Renato

 wrote in message
57Am8.56291$1S3.1...@twister1.libero.it...

P.S.
Scusa questo ulteriore intervento, ma la cosa interessava anche me. Ho
provato a chiedere per lo strumento citato dalla rivista "La bicicletta",
abbreviato in "SRM": non viene ancora attualmente installato sulle semplici
biciclette per il costo esorbitante. Fra i kits della rivista "Nuova
Elettronica" non è disponibile un apparecchio del genere da montare. Volendo
fare proprio tutto da soli, la cosa è particolarmente difficile per la
bicicletta su strada, perché dovresti misurare la media della componente di
forza al pedale tangente alla circonferenza di pedalata e moltiplicarla per
la lunghezza di pedivella, per ottenere il valore medio del momento di
coppia motrice. Infine, a partire dalla frequenza di pedalata, dovresti
calcolare la velocità angolare, da moltiplicare per la coppia motrice, per
ottenere la potenza media al pedale. Io queste cose le avevo trattate nel
mio libro "Fisica della bicicletta e cicloturismo in Piemonte", descrivendo,
oltre alla parte tecnica, bellissime e numerosissime escursioni possibili in
zone alpine, collinari, nel Monferrato, nel Roero e così via. Libro che mi
sono guardato
bene dal "tentare" di pubblicare, essendo per gli editori un emerito
sconosciuto, senza Santi in Paradiso. L'argomento l'ho poi ripreso in un
software che ho sviluppato in ambiente Windows, che calcola la potenza,
stavolta, però, a partire dalle resistenze da vincere (resistenza dell'aria,
che dipende dalla superficie frontale di avanzamento, dal coefficiente di
aerodinamicità e dal quadrato della velocità; dalla pendenza; dal peso
complessivo; dall'attrito volvente) e ancora dalla velocità  (tutti dati da
inserire da tastiera).
Stando così le cose, caro Renato, penso proprio che la soluzione più facile
sia proprio quella dell'alternatore per auto. Se riesci a far funzionare la
cosa, facci sapere. Buon lavoro
Ciao
Aldo