Conjunto de péndulo de precisión: descripción del aparato

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Descripción del aparato

El aparato de péndulo se compone de tres componentes: la estructura de soporte para el fulcro del péndulo, el lanzador de la masa del péndulo y la electrónica del controlador.

El soporte básico puede ser una pared o una estructura metálica robusta como la que aquí se presenta. La elección para el bob fue un peso de acero de entrenamiento del lanzamiento de peso oficial con 2 kg. Este peso tiene la ventaja de tener un orificio perforado para sujetar un tornillo M4 y se puede encontrar en cualquier buena tienda de deportes. Este tornillo puede estar hecho de una varilla de latón roscada con una longitud de 10 mm. Se perfora un pequeño orificio de 1 mm en la varilla donde se fija el cable del péndulo con soldadura de plomada delgada (o cualquier aleación delgada de plata) o haciendo un nudo adecuado. El cable utilizado es de remanium de 0,4 mm que se puede comprar en cualquier tienda de odontología.

Los siguientes dibujos documentan la construcción de las secciones del péndulo metálico.


Dibujos de fabricación estándar del péndulo mundial
Pendulo mundial vista.png
Pendulo apoio.png
Pendulo topo.png
Pendulo base.png
Pendulo fulcro.png


El soporte para el fulcro está hecho de cualquier superficie plana resistente y dura como, por ejemplo, una pieza de latón o acero inoxidable con un orificio de 12-16 mm. Esta superficie tiene una muesca hecha con un diamante o una hoja de acero duro que mantiene el pivote en su lugar. Con este diseño se evita el deslizamiento.

El fulcro en sí está hecho también de acero inoxidable o latón y consiste en un prisma triangular de 50 mm x 9 mm con un orificio central de 1 mm en una cara que cruza el borde opuesto. En este orificio se suelda o pega una aguja intravenosa por donde pasa el cable del péndulo y se fija con un pequeño tornillo en la parte superior.


Soporte de péndulo que muestra la estructura de soporte del pivote para la pirámide triangular de 50 mm x 9 mm.
Soporte de cuerda pendular para evitar errores de alargamiento. El cable se fija soldando en un tornillo de latón M4 de 40 mm de largo o en una aguja intravenosa.
Detalle del fulcro de la cuerda del péndulo que muestra el tornillo para sujetar el cable. Remanium es muy dúctil y se enrolla fácilmente alrededor del tornillo.
Estructura de soporte de fulcro para sujetar sobre el soporte de péndulo piramidal. Se utilizan tornillos resistentes M6 o M8.

Límites de longitud del péndulo

El lanzador del péndulo y la electrónica del controlador tienen límites que restringen la longitud del péndulo y / o el funcionamiento del conjunto de péndulo de precisión. Cada uno de esos límites (mínimo y máximo) se explica en las siguientes subsecciones a continuación. La última subsección ( Limits) presenta una tabla con los límites para el lanzador estándar y la electrónica del controlador que se utilizan en los conjuntos de aparatos de la World Pendulum Alliance (WPA).

Longitud mínima

La longitud mínima del péndulo está limitada principalmente por la velocidad del lanzador. Para una distancia de lanzamiento determinada, cuanto más corto sea el péndulo, mayor será la velocidad del péndulo horizontal. Por lo tanto, la aceleración de la pala debe ser lo suficientemente alta para hacer un lanzamiento limpio de la bola y la velocidad de la pala debe ser lo suficientemente alta como para asegurarse de que la pelota nunca toque la pala después de haberla soltado. La velocidad máxima y la aceleración de la pala establecen los límites para la longitud mínima del péndulo y dependen de la tensión de potencia del motor paso a paso. Cuanto mayor sea el voltaje, mayor será la velocidad y la aceleración que puede tener la pala. Una restricción adicional que también se puede observar en péndulos demasiado cortos es el riesgo de que la pelota pase por encima de la pala para distancias de lanzamiento grandes.

Hay dos opciones que se pueden adoptar para reducir el límite de longitud mínima de un péndulo:

  • Aumente el voltaje de potencia del motor de ajuste: En la configuración del lanzador WPA estándar / predeterminado, el voltaje de alimentación se establece en 12 V. Algunas de las fuentes de alimentación proporcionadas pueden llegar hasta 20 V. También se aumenta el voltaje de alimentación mucho puede resultar en un sobrecalentamiento del motor. Se debe tener cuidado al realizar esta operación. Una sugerencia es aumentar el voltaje paso a paso mientras se realizan algunos experimentos entre los pasos para verificar que el motor no se sobrecaliente. Un voltaje de hasta 20 V debe ser seguro de usar.
  • Limitar la distancia máxima de lanzamiento horizontal: Esta opción restringe el espacio operativo del lanzador. Al reducir la distancia de lanzamiento horizontal (ángulo inicial), se reducen la velocidad horizontal máxima y la aceleración. La distancia de lanzamiento debe reducirse a un punto en el que la pala pueda hacer frente a los requisitos de lanzamiento (velocidad y aceleración) sin el riesgo de detenerse a mitad de camino durante el proceso de lanzamiento.

NOTA: En cualquier circunstancia, el ángulo inicial nunca debe exceder los 45 grados porque el controlador no ha sido programado para manejar ángulos de lanzamiento mayores de 45 grados.

Longitud máxima

La longitud máxima del péndulo está limitada por la electrónica del controlador y está asociada con el período de oscilación. Cuanto mayor sea la longitud del péndulo, mayor será el período de oscilación. Hay dos limitaciones en el controlador:

  • Temporizador de vigilancia: Este temporizador se ha configurado de forma predeterminada para que dure unos 16 s. Como resultado, restringe el período de oscilación del péndulo a un valor inferior a 16 s. Se pueden configurar valores más altos de hasta ~ 131 s para el temporizador de vigilancia.
  • Contador del período de oscilación: Este contador consta de un contador de 32 bits (2 registros de 16 bits) y cada cuenta corresponde a 1/3686400 s (~ 271 ns, preescalador de temporizador 1: 1). Esta configuración de temporizador da como resultado un tiempo máximo total de ~ 1165 s. Se pueden obtener tiempos máximos totales de contador más altos aumentando el preescalador del temporizador (hasta 1: 256). En este caso, la resolución del temporizador se reduce de acuerdo con el valor del preescalador.

Entre los dos, la principal limitación se debe, con mucho, al temporizador de vigilancia.

Limites

En la siguiente figura se muestra una foto del lanzador utilizado en el WPA. Este lanzador utiliza una tecnología de riel con ranura en V y se caracteriza por una distancia máxima de lanzamiento horizontal de 250 mm. La siguiente tabla muestra los límites de longitud del péndulo para este lanzador específico.

Launcher 2.png
Límites de longitud del péndulo
(see Límites de longitud del péndulo para entender estos límites)
Mínimo ~1.5 m
Máximo prácticamente sin límite (~63.5 m)

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