miércoles, 11 de agosto de 2010

Caja con inercia angluar oculta.

Idea:
Cualquier objeto girando rápido tiene efecto giroscópico.
Es el efecto por el cual ni las bicicletas ni los trompos se caen.
La rueda es un invento exelente pero no solo por ser redonda, si fuera cuadrada, igual sería un giroscópio perfecto. Siempre y cuando esté bien balanceada para poder girar rapido sin vibrar.
La rueda rota, no rota. No rota, si rota.

La idea es aprovechar un desajuste perceptual que me sucedió un par de veces usando discos duros externos.
El disco de acero dentro gira a 7200rpm: como es pesado y gira rápido se da un efecto de giroscópio muy intenso.
Al sostener en la mano esta caja que se deja mover pero no torcer sin estar sujeta a nada, se da un efecto mágico.
El detalle que rompe la ilusión es el cable de alimentación que se puede sustituir por una batería de laptop. El disco duro se puede intevenir para alimentar el motor directamente y ahorrar energia. Asi habrá autonomía de varias horas.
Tambien podemos aumentarle el voltaje y acelerarlo mas alla de las 7200 rpm :P
Niños, no intenten esto en sus casas: somos profesionales trabajando.

La idea es disfrazar el disco duro intervenido y su batería en algo que invite a levantarlo de la mesa por su "affordance".
Se puede incluso pegar fiduciarias a la caja y crear algun personaje 3d que, en realidad aumentada, se pelee con uno por la caja! no? jaja

Como funciona un giroscópio:
http://www.youtube.com/watch?v=cquvA_IpEsA

Desarrollo:

Hacer girar un motor de disco duro no es algo tan facil como pensé.
Es un motor de pasos y necesita un controlador.
Basicamente, el motor tiene varias fases (3-4) y hay que darles corriente secuencialmente.
Cada vez que se pasa de una fase a la otra, el motor da un paso que es una fraccion de los 360º.
Si se envia la secuencia "ABCABCABC..." repetidamente, el motor gira en un sentido, si se genera "CBACBACBACB..." gira en el otro.

Estuve investigando bastante la forma mas simple y barata de armar un controlador:
Lo primero en todos los diseños es un oscilador, que marcara el ritmo y velocidad con que se dan los pasos.
Las dos formas mas simples son con circuitos RC sobre 555 o schmitt triggers (40106).
Elegí el 555 por costumbre, un circuito mejorado que tiene un diodo hacia la pata de descarga y entonces se carga por una resistencia R1 y se descarga por R2.
Normalmente se descarga por R1+R2 lo que hace que R1 incida en el tiempo alto y el bajo de la onda. Aca una resistencia controla el tiempo alto y otra el tiempo bajo: Simple!
Lo siguiente es multiplexar esa señal en pulsos secuenciales sobre tres salidas que se van encendiendo de a una en cada subida de la señal de sincronismo armada con el 555.
Para eso hay varias soluciones posibles: desplazadores de registro (4014, 4015), contadores(4017), multiplexores, etc...
Al desplazador de registro hay que especificarle la secuencia 001 para que la haga desplazarse, conectar el final con el principio para que esa secuencia se desplace en circulo...
Es bueno para cuando queremos hacer girar el motor en ambos sentidos porq hay dos patas q controla la direccion del desplazamiento segun 01 o 10, 00 apagado.

Para esta aplicación me gustó el 4017, contador de a diez.
El 4017 lo hace simple!
Solo hay que poner la pata "4" al reset para que cuente hasta tres.
No permite contar para atras, pero aca solo queremos q gire y gire en un solo sentido, lo mas rapido posible.
Ahora tenemos tres salidas que se encienden en secuencia repetidamente, pero necesitan corriente.
La etapa de potencia la hice con tres BD411.

Al probar en protoboard logre muy baja velocidad.
Existen chips controladores especificos para estos motores, que sensan la posición angular y van activando la fase acorde. Pero son complejos de controlar, con demasiados parametros y un circuito complejo alrededor.
Regulando la velocidad de la secuencia a mano (empezando lento y luego acelerando) llega un momento en que el motor se detiene y queda vibrando, no funciona!
Este circuito es perfecto para motores "stepper"="de pasos" pero no para motores "brushless"="sin escobillas", los típicos de disco duro de PC.
Los motores brushless funcionan como un motor stepper, pero en vez de dar tipicamente 200 pasos por vuelta, dan la vuelta en solo 3 o algunos 4 pasos.
Ambos motores tienen en común que tienen imanes permanentes de neodimio en el rotor y bobinas alrededor de este, evitando el sistema de "escobillas de carbon" y "delgas" de un motor de DC tipico (imanes fuera y bobinas en el rotor).

Yo solo quiero que mi giroscópio gire lo mas rápido y discretamente posible! :o/

Necesito un disco bien balanceado propulsado por un motor DC, normal pero rápido y silencioso.
El disco duro de PC está idealmente balanceado, se le pegan contrapesos como a una llanta de auto para que no vibre en absoluto y los rodamientos son de exelente calidad. Es pesado por ser de acero ... era ideal en muchos sentidos.
Pero como no lo puedo controlar externamente con un circuito simple ... Si no puedo darle mas velocidad de la normal, no me sirve.
Voy a buscar algo mejor en la chatarra o con mas tiempo vere de usar un controlador apropiado y complejo.

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