Instalando una "Celda de Carga" para Pedal de Freno

Montajes Personales : Cockpits, Pedales, Botoneras...

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willynovi
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Instalando una "Celda de Carga" para Pedal de Freno

Mensaje por willynovi » 21 Nov 2009 01:23

Los introduzco en el tema de la conexión de una "celda de carga" para simular el pedal de freno lo mas parecido a la realidad.

Primero un poco de teoria: El sistema de freno hidraulico en cualquier vehiculo consiste principalmente en:
Un pedal
Un circuito con aceite hidraulico
Unas pinzas de freno
Un disco de freno

Al aplicar una fuerza con nuestro pie sobre el pedal, generamos una presión hidraulica dentro de un cilindro al mover un piston.
El conjunto de cañerias rellenas de fluido hidraulico transmite esta presión hasta cada uno de los pistones ubicados en las mordazas (pinzas) del freno.
Cada piston es encargado de transformar esta presión en fuerza sobre la pastilla de freno.
La fuerza ejercida sobre la pastilla en el disco nuevamente se distribuye sobre la superficie de contacto con el disco y alli se genera la fuerza efectiva de frenado.

En definitiva, es un sistema totalmente lineal si despreciamos la pequeña compresibilidad del fluido hidraulico.
La fuerza que hacemos sobre el pedal es directamente proporcional a la fuerza de frenado ejercida sobre el disco solidario a la rueda.

Entonces, que mejor para medir una fuerza en el pedal que una "celda de carga".

Dato de referencia: una celda de carga tiene un valor aprox en Argentina de $100, equivalente a unos €20.

Las celdas de carga principalmente estan compuestas de un alma metalico, en su mayoria aluminio para bajas cargas, y un elemento que varia su resistencia segun la deformacion.

La variacion de resistencia que se produce es muy pequeña, entonces es necesario intercalar un circuito que amplifique esta pequeña variacion.
Lo mas usado es un amplificador de instrumentacion, y el que yo encontré apropiado es el INA122P. Este INA122P resulta muy facil configurar con solo una resistencia, o una resistencia y un potenciometro.

Aqui les presento el circuito para conectarlo a la controladora que he diseñado, pero tambien puede usarse con otras que por ahi andan.
La conexion se realiza como si estuvieramos conectando un potenciometro.

Por el momento no tengo diseñado algun PCB para atacar con acido, pero es que es tan simple el circuito que ni vale la pena, lo sueldan directamente en una placa preperforada.

[img]http://img256.imageshack.us/img256/4645 ... decarg.jpg[/img][img]http://img691.imageshack.us/img691/4186 ... ecarga.jpg[/img]

El uso del potenciometro Rp en el circuito resulta apropiado si necesitan regular la ganancia del pedal pero directamente "on line" por decirlo asi. Algo similar creo tiene el pedal de freno del Wheel Porsche 911.
Yo no lo tengo colocado asi y he puesto una resistencia de 470 ohm en lugar de la de 330 ohm y el potenciometro. Luego la regulacion puede hacerse con el clasico DXTWeak.

La instalación fisica de la celda puede realizarse de distias formas, lo importantes es que se produzca la correcta flexion.
Con el tiempo iré colgando imagenes de varios modelos con distintas opciones.

La frenada con el pedal sensible a la fuerza resulta incomodo al principio pero les aseguro que con el tiempo notaran la gran diferencia. :oks:

Cualquier inquietud, no duden en consultar.

Saludos, Willy :wink:
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Re: Instalando una "Celda de Carga" para Pedal de Freno

Mensaje por crobol » 21 Nov 2009 01:48

Muchas gracias Willy por este hilo. Como te comenté, tenia muchas dudas sobre el amplificador de señal y esto me es de grandisima ayuda y también lo será para muchos.

Comentar que Tod Cannon (CST) recomienda usar células de carga de 30kg. Este modelo (Link) es el que él usa para sus pedaleras, pero vamos, que cualquier suministrador local de recambios para balanzas comerciales (las de pesar los tomates en el mercado :wink: ) seguro que os suministra una igual de valida.

Os dejo un ejemplo de montaje CST casero de una célula en un freno.
Imagen


Pero si tenéis un G25 y sois de los que preferís comprar las cosas hechas, esto no tiene desperdicio.
Imagen
http://www.apelectrix.com
[Aqui el enlace de pedidos]
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Re: Instalando una "Celda de Carga" para Pedal de Freno

Mensaje por mac56 » 21 Nov 2009 01:57

Buen material.. recuerdo hace dos años busque esto por todos lados.. no sabia como trabajaba la celda.. y queria el Amplificador de señal.. el unico que tenia era Leo lacaba..
El integrado aca se conseguíe fácil.. pero yo no tenia el esquema eléctrico.. Es por eso que mis pedales quedaron Hidraulicos y con sensores!!!
algún dia me voy a sacar las ganas de hacer uno con load cell para ver como es..!!
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Re: Instalando una "Celda de Carga" para Pedal de Freno

Mensaje por estanislaolopez » 21 Nov 2009 04:41

Hola Willy, estuve viendo unas fotos de la pedalera y si no me equivoco la varilla roscada comprime el resorte y este mueve la escuadra (donde apoya el extremo del resorte) que hace flexionar a la celda ... Me gustaria ver una foto donde se vea mas la celda, cuando puedas subi una ...

Con respecto a la celda, es una de balanzas comerciales de mostrador de 20 Kg max. ?? ...

Imagen

Saludos y al igual que tus otros post ... mas que interesante !!!!
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Re: Instalando una "Celda de Carga" para Pedal de Freno

Mensaje por andres » 21 Nov 2009 06:45

Buenas....
Muchas gracias por la info Willy... .. disculpen mi ignoracia, pero hay algo que no entiendo.
La celda de carga solo la estas utilizando para mejoras la respuesta electronica del pedal o mejora, ademas,
la fisica del mismo???
Espero no melestar, pero no logro comprender el funcionamiento..
Un abrazo

Andres
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Re: Instalando una "Celda de Carga" para Pedal de Freno

Mensaje por crobol » 21 Nov 2009 13:36

La célula de carga se usa para que la frenada sea proporcional a la fuerza que ejerces en el pedal y no al desplazamiento de este, para que la sensación sea lo mas parecida a un freno de verdad.

Los frenos habituales con potenciometro, varían su señal en función del desplazamiento del pedal y a su vez del potenciometro.

A nivel electrónico y de señal, la controladora recibe una variación de voltaje en cualquier de los 2 casos. En ese aspecto, internamente no difiere mucho.
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Re: Instalando una "Celda de Carga" para Pedal de Freno

Mensaje por willynovi » 22 Nov 2009 00:42

Como dice Crobol, solo para reforzar el concepto, una celda de carga tiene una salida de tensión que varia segun la flexion (fuerza en el extremo), en cambio el potenciometro la salida de tension depende de la posicion en la que esta.

La celda que yo uso es una de 20 kg maximo, es decir que no deberia pasarse de 20 kg la fuerza porque se rompe :llorar:
Hay tambien mas celdas y las mas comunes son de 20, 30 y 50 kg, y depende del fabricante. Si son las que se usan en las balanzas digitales comerciales.

Aqui adjunto una pic de la celda con un detalle de las fuerzas que actuan como para comprender el sistema y que cada uno pueda adaptar a su pedalera actual.

[img]http://img169.imageshack.us/img169/3474/imagen009cy.jpg[/img]

Y la explicación seria:
Todo el conjunto esta en equilibrio, por lo que el analisis seria armando ecuaciones entre las fuerzas y las distancias a los pivotes.
F1 x d1 = F2 x d2
F2 x d3 = F3 x d4
y si le agregamos valores reales seria: empezando por el valor conocido que es el maximo permisible por la celda
F3 x d4 = F2 x d3 -> 20kg x 65mm = F2 x 40mm -> F2 = 32,5kg
con este valor vamos a la otra igualdad
F2 x d2 = F1 x d1 -> 32,5kg x 120mm = F1 x 200mm -> F1 = 19,5kg

Este ultimo valor de F1 = 19,5kg es el maximo que podriamos hacer en el pedal, que yo creo es vastante real. :scratchchin:
Estuve buscando por toda la web pero no he encontrado referencias sobre valores reales de fuerza sobre el pedal de freno en un auto convencional o de carreras. Si alguien tiene el dato se lo voy a agradecer para reveer las dimensiones y hacerlo mas real.

Perdonen por el divague matematico :pillepalle: , pero creanme que es asi :disimulo:
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Re: Instalando una "Celda de Carga" para Pedal de Freno

Mensaje por andres » 22 Nov 2009 01:29

Crobol, willy...ahora sii...perfectoo!
Muchas gracias por el diagrama, es muy claro..!! Y quedate tranqui, es muy bueno aplicar lo que uno sabe
de Fisica para estas cosas! Felicitaciones...
Ya que estamos te hago un par de consultas:
- Los bujes para los resortes los hiciste vos o los compraste??
- El resorte interno que utlizas se comprime al apretar el pedal o tiene un juego libre?? Mi pregunta va a cual resorte tiene mayor
constante elastica..
- El eje tiene un buje en la parte posterior al pedal??
Un abrazo

Andres
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Re: Instalando una "Celda de Carga" para Pedal de Freno

Mensaje por willynovi » 22 Nov 2009 20:48

creo que la imagen con las flechas de las fuerzas y las distancias se ve, no? porque yo no :llorar:
Cualquier cosa me avisan y la subo denuevo.

Los bujes como le dices para los resortes, si no me equivoco te refieres a los que centran el resorte con la varilla roscada, esos si los fabrique de un redondo de aluminio en un torno a la medida del resorte que consegui.

El resorte de diametro mas chico que esta dentro del mas grande casi que no se comprime, es de una válvula hidraulica reguladora de alta presion, lo puedes reemplazar con un trozo de manguera o algo asi y el resultado sera similar.
El tema de poner los dos resortes es para que el grande se comprima un poco y de la sensación como en el freno de que se "unda" el pedal, como si estuviera haciendo el recorrido de aproximacion de la pastilla al disco de freno, donde la fuerza de frenado es poca.

- El eje tiene un buje en la parte posterior al pedal??
Con esto no se a que te refieres, cual es el eje, la varilla roscada?

Cualquier duda de mas dimensiones avisame.

Saludos, Willy
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Re: Instalando una "Celda de Carga" para Pedal de Freno

Mensaje por crobol » 22 Nov 2009 20:58

Para no dispersar la información, en este hilo solo dudas y propuestas relacionadas con la celula de carga. Para otras dudas sobre la peladera de Willy diríjanse al hilo correspondiente :: viewtopic.php?f=45&t=6096
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Re: Instalando una "Celda de Carga" para Pedal de Freno

Mensaje por andres » 23 Nov 2009 00:10

Crobol...es verdad!!! Disculpas....
Willy, si si, en la imagen se pueden ver todas las fuerzas en su correspondiente punto de accion, y
las distancias referentes a las mismas..
Posteo mis dudas en el hilo de tu pedalera..Gracias...
Andres
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Re: Instalando una "Celda de Carga" para Pedal de Freno

Mensaje por willynovi » 23 Nov 2009 00:31

Crobol, no hay problema, solo que quizas algunas dimensiones es necesario ver, porque depende de eso la ubicacion de la celda y el modelo elejido. Mi pedalera es solo un ejemplo, pero hay varias con diferentes soluciones para lo mismo.

Si veo que se preguntan otras cosas, no te hagas problemas que redirecciono las consultas a los otros hilo, ya sea PEDALERA o CONTROLADORA.

Gracias por estar siempre atento, a estas pequeñeses que hace que el foro este muy bien organizado :aplau:

Saludos, Willy :wink:
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Re: Instalando una "Celda de Carga" para Pedal de Freno

Mensaje por crobol » 23 Nov 2009 00:34

willynovi escribió:Crobol, no hay problema, solo que quizas algunas dimensiones es necesario ver
Tranqui, si no lo decia por esa imagen que viene muy bien para entender el diagrama de fuerzas al que se somete la celula. Solo lo recordaba para que no se desviara el tema con temas de muelles y demas... :blush:
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Re: Instalando una "Celda de Carga" para Pedal de Freno

Mensaje por inigohe » 02 Dic 2009 11:01

Saludos...

Muy interesante aportación, la del circuito amplificador de la señal de la célula de carga, este nos permitirá ahorrarnos la compra de la placa que "gentilmente" nos ofrece Leo Bodnar en su web ;)

Por cierto, hace semanas tengo hecho un Mjoy8 y estaba pensando aplicar el circuito amplificador al conjunto, es posible esto???
[img]http://img197.imageshack.us/img197/9562 ... 7cn.th.jpg[/img]
http://img197.imageshack.us/my.php?image=schemat7cn.jpg

[img]http://img43.imageshack.us/img43/2999/s ... 4zq.th.jpg[/img]
http://img43.imageshack.us/my.php?image ... mty4zq.jpg

ATmega8 software v1.2
;* v1.2: Second public release
;* 6 axis (4 x 10 bit + 2 x 8 bit), 24 buttons, 1 hat (uses 4 buttons)
;* Added autocalibration
;* Changed layout of HID descriptor
;* Changed USB Vendor ID to make MJoy appear on top of the game devices list
;* Optimized HatSwitch Code
;* Rudder and Throttle axis ar now 10bit
;* Changed axis Dial, Slider to Rx, Z
Saludos y gracias por contestar.

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Re: Instalando una "Celda de Carga" para Pedal de Freno

Mensaje por willynovi » 11 Dic 2009 15:39

la celda de carga junto al amplificador esta pensado para reemplazar a un potenciometro directamente. Creo que en el primer mensje ahi un esquematico de la conexión.

En teoria, en cualquier placa que tenga entrada analogica, siempre teniendo en cuenta los limites de tensión que sean compatibles, se puede conectar sin problemas.

Para el caso de la placa de Leo creo no tendrias problemas.
Para el caso de la Mjoy8 veo que tiene autocalibración, quizas en este caso tendrias que preguntarle al que la ha diseñado.
Aqui el link de X-Sim al hilo de Tronicgr http://www.x-simulator.de/forum/mjoy16- ... -t726.html

Cualquier cosa me avisas :wink:
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Re: Instalando una "Celda de Carga" para Pedal de Freno

Mensaje por noalone » 14 Dic 2009 15:29

me compre la celda de andy pastore, como viene desde EEUU tardara unas 2 semanas, cunaod la tenga testada, os dare impresiones...

saludos
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Re: Instalando una "Celda de Carga" para Pedal de Freno

Mensaje por inigohe » 14 Dic 2009 17:03

Saludos a todos...

Me esta costando encontrar el amplificador INA122P por esta zona (Guipuzcoa), existe algún amplificador equivalente para este propósito, de modo que se pueda reciclar de algún aparato electrónico, etc... ;)

Gracias por las respuestas.

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Re: Instalando una "Celda de Carga" para Pedal de Freno

Mensaje por Sokol1 » 18 Dic 2009 05:50

Para el caso de la Mjoy8 veo que tiene autocalibración,
Willynovie,

La última versión de Mjoy8 - de Mercury - tiene versiones sin auto-calibración,
así como versiones de 3 y 4 ejes con una frecuencia de 120 MHz.

http://mercury13.tut.su/

La versión del Mjoy8 en la X-Simulator es la primeira de Mindaugas/Lazy Camel.

A diferencia de Mjoy16 el código (Assembly) de Mjoy8 permite edición.

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Re: Instalando una "Celda de Carga" para Pedal de Freno

Mensaje por mac56 » 19 Dic 2009 00:50

Sokol1 escribió:
Para el caso de la Mjoy8 veo que tiene autocalibración,
Willynovie,

La última versión de Mjoy8 - de Mercury - tiene versiones sin auto-calibración,
así como versiones de 3 y 4 ejes con una frecuencia de 120 MHz.

http://mercury13.tut.su/

La versión del Mjoy8 en la X-Simulator es la primeira de Mindaugas/Lazy Camel.

A diferencia de Mjoy16 el código (Assembly) de Mjoy8 permite edición.

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Re: Instalando una "Celda de Carga" para Pedal de Freno

Mensaje por crobol » 19 Dic 2009 01:18

mac56 escribió:Alguien probo la zaga Mjoy en Wind seven 64 bits si funcionan?
Yo pregunté en X-Sim y el amigo sokol me contestó que no problem.

http://www.x-simulator.de/forum/post20089.html#p20089

Pero dejad ya de desviar cada hilo con el tema Mjoy !!!! Que alguien abra un hilo sobre el Mjoy8 y Mjoy16 y lo destripamos allí. Lo está pidiendo a gritos..... :lol:
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Re: Instalando una "Celda de Carga" para Pedal de Freno

Mensaje por noalone » 19 Dic 2009 02:03

mi celda de carga esta en camino...
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Re: Instalando una "Celda de Carga" para Pedal de Freno

Mensaje por Arnaldo Monje » 07 Feb 2011 02:50

Hola muchachos , les hago una consulta , este tipo de celdas de carga serviran ? es de una balanza personal marca GAMA , la cual tiene 4 de estas , es una balanza que en teoria soorta hasta 150 kg , o sea 37.5 kg por celda , alguien sabe como se conectan estas a la controladora? lo que si esta tiene 3 cables .. y no tengo ni idea de como se miden , la balanza trabaja con 4 pilas triple A o sea 6v
[img]http://img59.imageshack.us/img59/2626/foto0085ow.jpg[/img]

[img]http://img641.imageshack.us/img641/64/foto0087o.jpg[/img]
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Re: Instalando una "Celda de Carga" para Pedal de Freno

Mensaje por mac56 » 09 Feb 2011 01:49

Necesitas el amplificador para conectar a la controladora.

PD: Desconozco que caracterizticas que tienen esas celdas, (tension y tolerancias.. etc.)
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Re: Instalando una "Celda de Carga" para Pedal de Freno

Mensaje por willynovi » 09 Feb 2011 03:52

habra que verlo en detalle, con tres cables, rojo negro y blanco pareciera facil, alimentacion y señal, quizas no necesites un amplificador, algunos sensores ya lo traen y la salida es de 0 a 5V.
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Re: Instalando una "Celda de Carga" para Pedal de Freno

Mensaje por jzfilms » 25 May 2011 12:13

Hola Willynovi, vamos a ver, quería hacerte una consulta, y es que no encuentro en mi zona el amplificador INA122, y en la tienda a la que voy normalmente, me han dicho que tienen otro similar, te pongo el esquema para ver si me puede valer, ya que tengo la celda de carga y el pedal a falta de conectar y dar los últimos ajustes, para ver como va.

[img]http://img40.imageshack.us/img40/5151/1 ... 496.th.gif[/img]


Pd. Se me había olvidado comentar que mis nociones de electrónica son mas bien escasas, lo digo, por si he podido cometer algún error al referirme al integrado en cuestión o lo que sea...jjiji. Un saludo.
...haz un click en la simulación...
... entra en SIMULAJE.
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