DIY. Bromsbänk og Log-data kort, Program för nedladdning..

[Lövdal]

Hei,
En kort tråd om "DIY Inertia Dyno". Denna Dyno har en kille som heter Marcus Kranz byggt.
Han har skruvat VW under många år och vart med på strippen länge. Han har bland
annat  haft projekt som "12sec. Repa på strippen med portade original toppar, med org. ventiler" som han lyckades med förra året.

Han portar topplock själv, har en flödesbänk och ville ha ett snabbare sätt att testa om hans portning blev lyckade eller inte. En bromsbänk...

Så han startade upp denna idee på sin hemsida och bad om hjälp, jag hittade hans sida och svarade på hans förfrågan om hjälp. Nu har vi efter ett år haft vår första "Dyno day"

Jaja.. Nog om detta, Marcus har altså byggt själva bänken. Jag har konstruerat mätkort och programmerat all programvara, både för PC:n och MCU:n på mätkortet.

Man kan dela in bromsbänkar i två typer. Den ena som i den rätta bemärkelsen bromsar motorn och den andra som motorn accelerera en känd tyngd. Den senare brukar kallas för "Inertia dyno". Denna typ av bromsbänk, eller accelerationsbänk rättare sagt, har tagit mark mer och mer. Det beror på dess enkelhet. Den passar för oss amatörer att bygga. Denna typ av bänk kräver en form av logg utrustning som kan läsa av accelerationen. Det är en sådan vi skall se på här.

Det ligger en del teori bakom ett sådant här bygge och redan innan vi kan starta bygget så måste vi ta lite mattematik till hjälp för att se vad vi skall leta efter för vikt/material till våran bänk.

Efter att mailat runt i världen till 'bromsbänk' och 'rullade ladsvägs' företag för att få information så kom vi fram till att "rotational interia" tröghetsmomentet på en sån här typ av bänk för upp till 400HP bör vara hög nog att när du skall bromsa din motor så vill du att bromsningen skall ta lång tid så du får en så nogran mätning som bara är möjlig, jag föreslår ca:10sec.

Så för att ta ett exempel,
Marcus fick tag i 2st hjul med lager och axling från LKAB's sina gamla malmvagnar.

Diameter 900mm Vikt med axel är 600kg. Vi räknar ut I (moment Interia) på följande sätt:

         m * D^2
    I = --------- [kgm^2]
           8
där:
 m = massan [kg]
 D = Ytterdiametern [m]

         600 * 0,9^2
    I =   ------------ = 60,75 kgm^2
                      8

Tack vare diametern så blir 'moment Interia' väldigt högt.
Om vi tar en test med mindre diameter men samma massa så får vi:

Diametern på 300mm och längd på 1080mm med vanlig stål densitet på '7900Kgm2m' så blir vikten 600kg. (samma som tåghjulen)

Alltså diameter 300mm längd 1080mm ger: 6,78 i 'moment Interia'
Det är med andra ord, lättare att uppnå högt 'I' värde med diameter än med vikt.

I vårt fall med tåghjulen så vill vi inte varva dom mer än 2000rpm då det inte finns data på att dom skall klara högre varvtal.
Vi använder en växellåda mellan motor och tåghjul som har ratio 1:6 och vi får då
I : 60,75 / 6 = 10,125  viklet skall vara stort nog för 400HP.

För att leta fram en lämplig vikt på svänghjul eller rullar om du bygger en 'rullande ladsväg' så finner du massor av info på nätet, en del är helt fel men man ser snabbt vad som är seriöst och inte. Formelsamlingen från skolan räckte i mitt fall. där stog allt man behövde veta.

Nu över till Marcus sitt bygge av själva bänken.

[Lövdal]

Här kommer lite bilder, (Bilder förklara mer än 100 ord... eller?..  )

Startar med svänghjuls ämnet 2st Tågvagnshjul:

Med axel och lager:

En tur till upphuggerit för brukt material:

[Lövdal]

Sedan svetsade han en ram till det hela:












Monterade hjulen med axel och en vw-låda:






Det var själva hårdvaran
Nu skall vi ta lite mer om mjukvara och mattematiken runt det hela..
Återkommer när tiden räcker till både att leva, dricka kaffe och arbeta....

/n.

[Lövdal]

Ok.. Lite teori..

Grunden i det här är alltså tröghetsmomentets acceleration som grundas på fysikens lagar.
En sån här bänk ger (om vi bortser från förluster i lagring, luftmotståndet på den roterande massan m.m.  'mer om de senare' ) en exakt effekt siffra på det arbete som blir utfört.

1./ Acceleration.
Acceleration är förändringen av ett objekts hastighet i en viss riktning, i tid. Medelaccelerationen 'a' för ett objekt vars hastighet ändras från 'vi' till 'vf' under tidsintervallet 't' ges av:

a = (vf - vi)/t

Vi gör som följer, vi låter svänghjulet rotera med ett varvtal (som ges av tomgången på motorn), sedan startar vi våran mätning med att sätta 'vi' till 0 och accelererar sedan motorn till vårt max varvtal för mätningen, då maxvarvet är nådd så noterar vi det varvtalet och tiden det har tagit att nå det varvtalet.

Vi kan nu räkna ut 'a' genom att stoppa in värden vi fick från körningen.Vi vill ha svaret i radianer för att det skall passa i resten av formlerna vi skall använda. Så.. Accelerationen i radianer blir: A i [radianer / s^2]

Vi räknar ut det så här:
A = (((Slutvarvtal - startvarvtal) / t) * (PI ^ 2)) / 60            

Nästa steg i beräkningen är att räkna ut vridmomentet.
Formeln är:
Vridmoment = Acc * tröghetsmoment   

Vi har räknat ut 'tröghetsmomentet' som 'I' på vårt svänghjul tidigare i tråden.
så vi använder nu det till formeln för att räkna ut momentet 'M' i foot-pound.
M = A * I

Utifrån det beräknade  momentet i foot-pound kan vi lätt konvertera det till effekt 'WATT':
W = M * (Slutvarvtal - Startvarvtal) / 9549

Eller till HP:
HP = M * (Slutvarvtal - Startvarvtal) / 5252

Då har vi fått våra data
Detta är grunden och jag kommer att gå igenom mera hur programvaran använder dessa formler.

Om ni skall testa att beräkna så finns det en kontroll man kan göra,
Vid varvtalet 5252rpm så möts foot-pound och HP och har samma värde.
Detta är gällande oansett vilken motor vi pratar om..

Eller för oss metriskt lagda folk..
Varva upp till 9549rpm så möts HP och NM 
om man hellre vill se vridmoment i Newtonmeter...

Jaja..
Nog för denna gång..
/n.
           

[Lövdal]

Joo..
Kom gärna med frågor, kan jag så ska jag försöka svara..

Jag kan om ni vill kasta om formlerna så ni får ett verktyg för att räkna ut vilket värde ni behöver ha på 'moment Interia' för en viss max effekt/varvtal.

Då kanske det är lättare att hitta ett lämpligt svänghjul/rulle till ert bygge.

Jag skall gå igenom hur man bygger ett mätkort till datorn så kan man ju i alla fall bygga en mini Dyno för ex. radiostyrda bilar eller moppeder, eller varför inte mäta effekten på tramcyckeln efter en god middag och ett par pilsner ?

/n.

[Lövdal]

Ok..
Lite info om mätkortet.
Programvaran jag har programerat kan användas till olika färdiga mätkort med enkel justering av koden. Men ett mätkort som har lite ingångar och som enkelt kan byggas vidare på kan vem som helst med lite erfarenhet av lödning sätta samman.

Vi startar enkelt med ett kort som "bara" har pulsingång för att mäta varvtal. Om man bygger detta kort rätt så kan man bygga vidare på det senare och då lägga till massor av IN/UT portar.

För att göra detta billigt så har jag baserat detta mätkort på en PIC18F2550 MCU från Microship. Den har det som krävs för att kunna köra USB.

Komponenterna till "Start kortet" är bara en handfull och jag skriver här en lista med priser från Elfa som är en enkel men långt ifrån billigaste platsen att få tag i alla delar. PIC-kretsen kan man få som "Free Sample" på Microship sin hemsida. Men de får ni leta upp själva..

B.O.M för grundkortet: (B.O.M = Bill of material)

1st  PIC18F2550               98.00-
1st  VeroIC hållare 28pin    26.00- (Jag återkommer om varför Vero.)
1st  micro brytare (no)      12.00-
1st  20MHz resonator        19.00-

Motstånd:
2st 10k ohm 0.6watt   2.00-
1st 220 ohm 0.6watt   1.00-
Condensator:
1st 470nf condesator   2.00-

1st USB kontakt        16.00-
1st LED                     3.00-
1st 4pol Pinhead         4.00-
1st 2pol Pinhead         4.00-

Då är vi uppe i ca: 190.-

Sedan måste vi ha ett kretskort att bygga på, Om man vet hur man etsar ett kretskort så är det att föredra men det går att bygga på ett "Labb kort" med kopparbanaor.

Labbkort RE315 med lämpliga banor 60.00-
Kretskorts laminat för etsning 40.00-

Där har vi då grunden till MCU kortet. för runt 250kr
(Det kommer lite mer kostnader då vi bygger sensorn men
det kommer bara vara tal om 100kroner eller så)

Kommer mer info om själva bygget av kortet...

/n.

[Squareback]

Fyll på med mer info!  Dette var intressant!

[Lövdal]

Ok..
Tack för det


Jag skall se om jag kan löda ett kort från "scratch" och ta lite bilder så ni ser hur enkelt det faktiskt är.
Tror jag startar med ett kort baserat på "Labbkort" då många tycker det är svårt att etsa egna kretskort. (Inte alla har verktygen och kemikalierna till det heller)


Kan ju göra båda på samma gång för den delen..

Återkommer,

/n.

[KnastenradUndKnotenblech]

Om ni skall testa att beräkna så finns det en kontroll man kan göra,
Vid varvtalet 5252rpm så möts NM och HP och har samma värde.
Detta är gällande oansett vilken motor vi pratar om..

Så varvtals skillnad på 5252 ger samma värde på HP och NM.
0-5252 eller 1000-6252 eller...

Jaja..
Nog för denna gång..
/n.
         

Intressant prosjekt! !!
jeg antar att evt denne harware/software brukes på f.eks rullene fra an rullende landvei??

Den formelen/regelen gjelder vel når man bruker LB/ft for moment og ikke Nm??

[Tistlo]

0,9^2 er det det samme som 0,9² ??

Og ellers: Utrulig tøft att folk klarar å LAGA ting som dette, sjølv!! Fantastisk!

[Lövdal]

Hei,

Mycket riktigt,
Jag böjer mej för dina vakande ögeon.
Tack för att du rättade upp i mina komentarer.

Det är ju så klart Foot pound och inte Newtonmeter...

/n.

Om ni skall testa att beräkna så finns det en kontroll man kan göra,
Vid varvtalet 5252rpm så möts NM och HP och har samma värde.
Detta är gällande oansett vilken motor vi pratar om..

Så varvtals skillnad på 5252 ger samma värde på HP och NM.
0-5252 eller 1000-6252 eller...

Jaja..
Nog för denna gång..
/n.
         

Intressant prosjekt! !!
jeg antar att evt denne harware/software brukes på f.eks rullene fra an rullende landvei??

Den formelen/regelen gjelder vel når man bruker LB/ft for moment og ikke Nm??

[Lövdal]

0,9^2 er det det samme som 0,9² ??

Og ellers: Utrulig tøft att folk klarar å LAGA ting som dette, sjølv!! Fantastisk!

'
Det är riktigt, jag har en ovana att skriva allt som man gör det när man programerar därför kommer det med massa tecken som man vanligtvis inte använder..


/n.

[Lövdal]

Jaha,,

Då har jag börjat att plocka fram lite komponenter till ett styrkort.
Jag ska försöka dokumentera detta så att vem som helst kan köpa komponenter och en billig lödpenna å få de till hemma i köket.

Kortet jag tar fram här är en enklare variant en den jag har skapat till "svensk bänken."
Men om man löder ihop denna enligt instr. så kommer jag att lägga till ett kort lite senare som man trycker ihop med detta kort och man får då en hög men in/ut portar.

Det kommer även vara sensor på kortet för:
- EGT
- Boost/vac.
- Cylinder temp
- CHP (Crankhouse pressure)
- Luft temp
- Olje temp
- Luftfuktighet
- Barrometer tryck.

Detta för att man skall kunna använda bänken rätt (Lyft tryck, temperatur, luftfuktighet)
Och även för att kunna logga motorn under körningen.
Det här kortet kan man så klart använda även utan bromsbänk bara för att få en logg funktion när man exempelvis mappar motorn.

Vill man så kan man lägga till en extra sensor för Boost/Vac. och då använde de bägge sensorerna till att synka dubbel förgasare.

Allt detta skall göras på en budget, billigare än vad en normal familj brukar på en middag hos Peppes-Pizza.

Detta är komponenterna från listan tidigare i tråden:


Vi startar med ett bygge på ett labb kort.
Då är det bara lödtenn, lödpenna och en vass kniv som behövs för att komma iland.

Ett litet problem med detta CPU kort är att innan det löds på plats så måste man programera kretsen med en så kallad "Boot loader". Det är en programvara som ligger i kretsen och som gör att vi utan någon speciel programerare kan uppdatera programmet i kretsen för vidare utbyggnad.

Det finns gott om länkar på nätet om hur man bygger en sådan programerare men jag tror det enklaste är att få den programerad direkt när man köper den. (Jag tror väll inte ett det är så många som bygger denna så jag törs nog lova att jag kan sälja en färdig programerad krets (utan extra kostnad så klart) till dom som vill ha.

/n.

[Lövdal]

Intressant prosjekt! !!
jeg antar att evt denne harware/software brukes på f.eks rullene fra an rullende landvei??

Den formelen/regelen gjelder vel når man bruker LB/ft for moment og ikke Nm??

Hei,
Jag missade att svara på frågan om Hrdware/software.

Du kan använda den till vilket som.
Rullar i en "rullande landsväg" eller på ett svänghjul som i detta exempel.
Principen är den samma.

Vi håller på och testar att lägga till funktionen att ha den direkt i bilen.
Du monterar den då direkt på ett av dom drivande hjulen på bilen och sedan väger du bilen med förare och allt. Matar in vikten du fått och sedan är det bara att köra.
----------------------------------------------------------------------

Jag har nu tagit fram ett kretskort för de som hellre vill bygga med ett etsat kretskort.


Lite senare skall jag sammanställa allt och lägga det i en Zip-fil så man kan ladda ned det man behöver får ett sånnt här projekt.

Jag hoppas någon tänder på ideén och gör en sån här bänk.
(Om inte annat så kan man ju bygga en miniatyr till ungarnas trambil.., vilken unge har starkast fötter/ben i grannskapet   ...)


/n.

(Jag håller på och löder och fotograferar för fullt.)

[Lövdal]

Här är nån små bilder på mjukvaran jag skapat.
(De linjer som ses i diagrammen kommer från en simulerad körning så det har inget relevant data från någon motor. Bara så de är sagt ...  ):   ...)

Huvudskärmen:

http://www.are-inc.org/dyno/imgsoft/dynorun.jpg

Logg inställningar:

http://www.are-inc.org/dyno/imgsoft/loggset.jpg

Inställningar för IN/UT portar:

http://www.are-inc.org/dyno/imgsoft/gaugeset.jpg

Diagram från körning (ofiltrerad test data från simulering visas i bilden)

http://www.are-inc.org/dyno/imgsoft/dynoslip.jpg

Mätdata från körning:

http://www.are-inc.org/dyno/imgsoft/maindata.jpg

Det va lite från mjukvaran.
Det finns mycket mer att skriva/visa men det kommer senare.

/n.

[RE-tek]

Fyre rattar !

En hyfsad trevlig tråd .  :-)

[Lövdal]

Tack tack 

Fyra rattar.. Inte illa..

Hmm..
Jag tänkte att om någon nu går och funderar på att bygga en sån här bänk så vill man ju försöka hitta
en lämplig vikt..

Här är formlerna som jag skrev om tidigare i tråden omstrukturerade för att kunna räkna baklänges
och få fram 'I' värdet som behövs.

Det man måste veta i så fall är:
- Vad max HP kommer att vara som man vill mäta.
- Max varvtal som vikten skall rotera..
- Och tiden man vill att körningen skall ta.

Låt oss säja att vi vill kunna mäta 300HP
Och max varvtal skall vara 6000rpm
Tiden det skall ta att varva till 6000 med 300HP sätter vi till 10sec.

Grundformeln blir så här:

                5252 x HP
I  =   --------------------
        (Varvtal/t)x(PI^2)/60) x varvtal



Vi stoppar in våra värden:
           5252 x 300
I =   --------------------
       (6000/10)x (PI^2)/60) x 6000

I = 26,60

Detta är ett relativt högt värde så det är inte lätt att hitta passande vikt.
Här skulle det vara enklast att leta efter någonting med stor diameter.

Man kan ju så klart lägga ihop flera delar och räkna ut varje dels 'I' värde.
Sedan lägger man ihop alla 'I' och får då det totala 'I' värdet.

Jag vet att flera på nätet som jag läst har använt en eller flera svänghjul från gamla lastbilar eller båtar.


/n.

PS: Jag tror att mina mattematik kunskaper från skolan fortfarande fungerar, men ser ni nått fel i formeln så tala gärna om det

[KnastenradUndKnotenblech]

hvilket verdi har "I"   PUND  TON , KG , GRAM?

[JTWE]

I er et treghetsmoment.

M = I * dw/dt.

Nm = 0,5*kg*m^2 * radianer/s^2

[KnastenradUndKnotenblech]

såpass ja.
hvordan kan man regne om det til vekt da?

[JTWE]

Et par kommentarer:

Når du bruker girkassen er det ikke I du skalerer, men momentet. Det er en detalje, for om du ganger momentet eller dividerer treghetsmomentet blir jo det samme

I tillegg: har du tatt med treghetsmomentet hele veien fra svinghjul til toghjulene? Det er jo en del masse, dog ikke med noen stor radie. Men helt klart en feilmargin å være observant på.

Når det gjelder formelen for å regne ut akselerasjon/effekten: du bruker to turtall, og da får du vel egentlig ut en snitt-effekt i det tidsrommet. Hvordan gjør programvaren dette? Logger den for to turtall svært nærme hverandre slik at man til slutt kommer ut med tilnærmet riktig verdi på hvert turtall?



Utrolig morsomt prosjekt, og spennende å se at det går ann å mekke noe selv.

[JTWE]

såpass ja.
hvordan kan man regne om det til vekt da?

Altså : I = 1/2 x masse x radie^2 (for massiv sylinder).

Kjenner du I og radien, er jo masse grei å regne ut.

Var det dette du mente?

[Lövdal]

Et par kommentarer:

Når du bruker girkassen er det ikke I du skalerer, men momentet. Det er en detalje, for om du ganger momentet eller dividerer treghetsmomentet blir jo det samme

I tillegg: har du tatt med treghetsmomentet hele veien fra svinghjul til toghjulene? Det er jo en del masse, dog ikke med noen stor radie. Men helt klart en feilmargin å være observant på.

Når det gjelder formelen for å regne ut akselerasjon/effekten: du bruker to turtall, og da får du vel egentlig ut en snitt-effekt i det tidsrommet. Hvordan gjør programvaren dette? Logger den for to turtall svært nærme hverandre slik at man til slutt kommer ut med tilnærmet riktig verdi på hvert turtall?



Utrolig morsomt prosjekt, og spennende å se at det går ann å mekke noe selv.

- Riktigt de med skaleringen.

- Det hade vart fint att kunna ta med hela tröghetsmomentet, även de i växellådan men det blir svårt att ta fram.
Det man kan göra är att enbart hjulen från 300rpm ned till 100rpm (fritt rull utan drift) och ta tiden.
Sedan kopplar man på växellådan och gör samma sak, nu har vi fått en tidsskillnad mellan de två övningarna och kan då läsa ut 'I' med mattematik.

Jag har räknat på det och visst finns det förluster där men för mitt/vårt bruk spelar det ingen roll.
Vi använder bänken för att se skillnader på ingrepp i motorerna.
Me det är klart, om man vill kunna tala om att man har X antal HP i sin motor så måste man ju kunna lita på att bänken visar rätt värden.

Det fina med en sådan här bänk är framför allt att den är otroligt konstant, så länge man repiterar lika var gång man kör den. Om man får med sig alla roterande delar i sin bänk så kan man få ut en exakt effekt på sin motor og.

Att använda en växellåda var för att det är en enkel lösning, det är så klart bättre att ha direkt drift eller bara en kjedje drift som är enkel att räkna ut förluster på.


- Min programvara läser turtal 10ggr/sec.
När du startar din körning så noteras starttiden och sparas i minnet.
Sedan räknar man ut effekten mellan turtalen hela tiden helt till du når maxvarvtalet. Då lagras sluttiden och med
starttiden och sluttiden räknas effekten för hela arbetet ut.

Du får alltså uträknat effekt för hela varvtalsregistret under det att den accelererar.
1000 - 1200rpm  1200-1250rpm 1250-1320rpm och så vidare....
och till slut då  ex. 1000 - 6300rpm..

Hoppas det förklarade saken

/n.

[Lövdal]

Joo..

Bara för att ge en liten kort förklaring...

I programmet har jag valt att använda automatisk trigger för start/stop av körningen. (Det går att köra manuell trigger om man vill det, det väljer man bara i menyen i programmet.)

Jag har lagt till en funktion som triggar starten och stoppen av körningen genom att enkelt välja vid vilket varvtal man vill starta/stoppa.



Man har motorn står på ex. tomgång, sedan ger man gas och när startvarvtalet är nådd så startas mätningen.
Å när slutvarvtalet nås stoppas mätningen.

När körningen nått stop varvtalet och mätningen är klar så poppar det upp ett fönster med diagram och möjlighet att se på alla loggade data som kommit in under körningen.(Tror jag hade bild på det tidigare i tråden) Alla varvtal och tiden som löpt mellan varvtalen finns med i loggen så man snabbt kan gå igenom körningen eller enkelt lagra data för att senare kunna utvärdera.

/n.

[Lövdal]

Hm..
Det är visst fler som har lite strul med formlerna för att leta reda på lämpligt svänghjul/vikt för en bromsbänk. Lägger upp ett excelblad som innehåller det man behöver. (ett riktigt svensk arbete de här excelbladet men men...      ...)


http://www.are-inc.org/dyno/formler4.xls

/n.

[Jee]

Jeg blir helt stum av den tekniske kunnskapen det slenges med her. Ligger laaaangt over mitt hillbilly nivå 

Keep it up... og del med oss novice'r som ikke har noen som helst mulighet til å få til det samme...

Til slutt. Sikkert jeg som er gammel....men den benken så utrolig farlig ut. Ville ikke vært innen hundre meter av den når de hjulene snurrer 2000rpm. Et lagerras der og det skjer mye... man stopper liksom ikke 600kg roterende masse sånn på sparket.

Eieren av denne bilen ville nok gjerne kunne hatt krefter til å stoppe slike krefter...      

[RZR-Andy]

Oooops! Så både skummelt og dyrt ut det der!

[Lövdal]

Jo de e klart,
Det är tänkt att bänken skall byggas in.

Lite skummt kanske
Här är en 70hp körning från Dyno helgen.
Varvet på tåghjulen är mellan 1000 och 200rpm.

http://www.are-inc.org/folkbanken/70hp_run.wmv

/n.

[Lövdal]

Jaha..
Helg igen,
Ska se om jag får till att lägga ut lite info och bilder på förra helgens lödningar.

/n.

[SveinT]

Har vært inne på streetvw noen ganger og sett, men dette blir absolutt interresant å få innblikk i virkemåte også.
Imponerende arbeid.
Har bestilt chip, så får vi se om det blir først logger eller hel bremsebenk etter hvert....

Lite skummt kanske

Hva med å lage en brytebolt slik at viss det blir plutselig stopp i motor/gir, klippes bolten og toghjul kan fortsette og rotere fritt? (Slik som i drivaksler til kraftuttak på traktor)