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01/04/2015 #21

Avatar de Hellmut1956

Pues actualmente estoy tratando de concientizar el como la presión del viento en la vela mayor, cuyo valor depende de la velocidad del viento y del ángulo aparente del viento, impacta los puntos de fijación tanto en el mástil, como en al palo.

Esto es de importancia porque la fuerza con la cual el palo de la vela mayor tira de las poleas del aparejo depende también de como esa fuerza se reparte sobre el largo del palo de la vela mayor. Recuerde que uno de los bloques del aparejo está conectado al palo a cierta distancia del mástil, dos de los bloques estan recibiendo esa fuerza por sobre la cuerda en la cual pueden moverse lateralmente y que cada una de esas 2 cuerdas viene fijada al palo en dos puntos.

Así la fuerza de tiro de la escota al abrirse la vela mayor primero aplica a los 3 bloques mencionados y por ellos a la escota que pasa por tales bloques! Depende como avance en esas investigaciones como aplicaré la fuerza de tiro al aparejo! Tengo pensado repartir la fuerza que podrá variar entre "0" hasta algún valor máximo entre los 3 bloques de acuerdo a sus respectivas distancias con el eje alrededor del cual gira el palo junto al mástil! Una vez que sepa Como tales fuerzas dependen de la velocidad del viento y como se reparten realmente a los 3 bloques, entonces iré a reemplazar lo que asumo inicialmente.
04/04/2015 #22

Avatar de Hellmut1956

Sigo en presentar los objetivos inmediatos de aprender lo que en Alemán se llama "System Physik", en Inglés "System Physics" y lo que postulo en español sería "Física de Systemas".



Este diagrama hecho usando la software Berkeley Madonna presenta el objetivo inmediato que tengo en mis estudios de la física de sistemas! Los textos apareciendo en Inglés son lo mejor que encontré para hacer posible compartir con ustedes el dato.





Estos 3 gráficos, el primero mostrando como ejemplo un modelo en el cual el professor Maurer resalta los 4 temas que pueden ser abarcados al modelar un sistema, en mi caso el del aparejo!

Tomando como ejemplo tome las colisiones, elástica e inelástica, usando lo que llama la imagen de fluidos. Recuerden que la física de sistemas, como la ciencia de sistemas dinámicos complejos y la modelación usando la lengua y el entorno de modelación Modelica, los 3 pilares que en conjunto contribuyen a mi objetivo de la modelación de mi sistema de control de escotas, basan en recipientes y flujos. En el caso de las colisiones el area de los recipientes es la masa de los objetos, la altura la velocidad, donde resulta el momentum:

Momentum = masa * velocidad

Siempre el flujo de momentum tiene lugar del recipiente con mayor "velocidad" a aquel de menos, siendo esta la dirección de flujo positiva. Quiero que recuerden, que todos los campos de la física, hasta aquella relativista, muestran estructuras de dependencias idénticas y representables en estos gráficos de fluidos que combinan una cantidad contabilizables en los recipientes y magnitudes de flujo.

He tomado el ejemplo aplicado a estos 2 tipos de colisiones para permitir a aquellos interesados a meterse en la materia con conceptos físicos bien conocidos.

Lo que yo tengo que lograr ahora es realmente entender los conceptos y su aplicación de los 4 campos presentados en el primer gráfico y saber decidir sobre como mirar a un objetivo, como el de modelar el aparejo de mi sistema de control de escotas, desde esos 4 campos!

Desafortunadamente hoy en día aquellos activos en la ciencia de la física no han visto beneficio en aplicar esta metodología, otra cosa la física de sistemas no es, a sus investigaciones. Que lindo sería si yo hoy recién tuviera 20 años y podría analizar que ventajas o desventajas esta metodología da cuando se hacen estudios e investigaciones en el campo de la física. Así me limitaré, a lo que para mi objetivo tiene ventajas bien identificadas, de estudiar la física de sistemas como uno de los 3 pilares!

Por la razón de que esta metodología no ha realmente encontrado aceptación en el campo de la investigación científica dentro de la física, pero sí en otros campos como la de otro de mis 3 pilares, la ciencia de la dinámica de sistemas complejos, no fui capaz de encontrar libros que permiten aprender para apoyarme en mi esfuerzo de poner esos 4 campos presentados en el primer diagrama de esta contribución mía de hoy, contacté al professor Maurer directamente y ayer recibí por un lado la confirmación que tales libros no existen con una sola excepción. Es un libro que ahora existe en su tercera versión publicada en el 2000 para el bachiller en Suiza! Hoy compré tal libro por Internet y espero que me ayude a aprender de forma sistemática el aplicar esos 4 campos del primer gráfico de hoy a la física traslacional que requiero para mi modelación del aparejo!
31/12/2015 #23

Avatar de Hellmut1956

Y sigo aplicando mi perseverancia
Este 2015 que termina hoy me a expuesto a nuevos retos de salud. Mi perseverancia en los proyectos relacionados con mi modelo de un velero me dan la energía para motivarme a seguir con mis estudios. Si mi automotivación sufre en uno de mis proyectos busco otro de los muchos todos relacionados entre si y también de allí resulta que voy avanzando, aunque lentamente en los diversos campos y mis reflexiones me permiten combinar los conocimientos que voy adquiriendo. El otro hilo que va avanzando en provecho de mis objetivos es el entorno de Mathematica y SystemModeler. Si van a las páginas de Wolfram pueden ver que por ejemplo en el campo de combinar hardware externa como fuente de datos para la simulación y la verificación de la calidad de los modelos, también por el lado de Mathematica se ven avances importantes en dirección de mis necesidades!
Si al principio del año SystemModeler solo conocía el protocola de "Firmata" para la comunicación entre SystemModeler y hardware externa, aquí limitado a la placa Tennsy 3.1, ahora en los materiales de apoyo se mencionan USB en combinación con Arduino, intercambio con programas externos por C/C++ y por TCP/IP, fuera de la interfaz con programas externos de simulación apoyando la interfaz estandardizada y apoyada por Modelica.org. Al principio del año tuve varias comunicaciones con ingenieros de aplicación de Wolfram del contenido que cuales de las infinitas posibilidades que ofrece el entorno de Wolfram, Mathematica y SystemModeler, para la comunicación con hardware externa era la preferida por Wolfram. Hoy veo avances aquí que van por muy buen camino! Ojalá Dios me deje suficiente tiempo para poder seguir y aplicar los avances a mi objetivos. Pero me satisface que la ruta que había visto es adoptada por Wolfram, me refiero a incluir apoyo para Hardware-in-the-Loop y Software-in-the-Loop!
Lo que me satisface mucho es ver que finalmente me estoy aproximando al punto donde empiezo por armar experimentos, en hardware como en software. Por un lado mi "laboratorio electrónico" como parte de mi taller, lejos de haber acabado las labores pero cerca de poder armar experimentos utilizando el kit de evaluación de la próxima generación de controladores para motores de paso:



La placa es la nueva generación de placas de evaluación de la empresa Trinamic y donde el sistema de evaluación consiste de 3 placas:
1. A la derecha está la placa específica para el controlador a evaluar, en este caso la TMC2130.
2. En la mitad esta la placa llamada literalmente traducido "puente de burro" lo que en Alemania es como se nombra una ayuda mental para recordar algún tema por analogía. esta placa permite el acceso a todos los pines de la componente que se desea estudiar, de todas las líneas de como la placa a la izquierda se comunica con la placa a la derecha. Esto facilita muchísimo por ejemplo usar analizadores lógicos para observar la comunicación. Tales analizadores lógicos por ejemplo también tienen la capacidad de interpretar los mas diversos protocolos de comunicación como aquí por ejemplo el SPI!
3. La placa con el controlador, en este caso un Freescale ARM Cortex M4. Como el software que funciona en ese controlador es accesible como código "source" esto permite modificar o hasta reemplazar código. Lo que también es de importancia para mí es el poder pasar el código a una LPCXpresso1769 de primera generación que tengo pensado usar en mi modelo. Pudiendo "ver" con el analizador lógico la comunicación entre el controlador ARM y el controlador para el motor de paso va a ser de gran ayuda en ese proceso. Pero también el ampliar el código para poder comunicarme con la software de Wolfram.

Pero como si todo esto fuera poco, la software que Trinamic pone en el controlador implementa funcionalidades mas avanzadas como por ejemplo el "S-Ramp" que he presentado en mi tutorial avanzado sobre motores de paso aquí en el foro. Eso me va permitir implementar funcionalidades adicionales o modificadas para las funcionalidades que tendrá mi modelo de velero al nivel sumamente "embebido" en las placas LPCXpresso1769. Parte de ello ya he presentado en este hilo, partes adicionales posibles pueden resultar como resultado de mis modelaciones y simulaciones!

Y aún mas! La software que Trinamic tiene andando en el controlador de la placa izquierda es un "meta-lenguaje" que realiza funcionalidades combinando las capacidades específicas de la componente TMC2130 con funciones implementadas en software y que culminan en poner a disposición del usuario una API avanzada que puede ser usada para programar funciones en forma de programas grabados en la memoria flash del controlador ARM.

Y como si eso fuera poco, la nueva generación de la IDE de Trinamic para sus controladores adicionalmente a lo que presenté de forma rudimentaria en mi tutorial avanzado en este foro ofrece toda una gama de herramientas de análisis que hasta crean diagramas y que ayudan muchísimo a analizar las funcionalidades. En mi tutorial avanzado aquí en el foro y usando la IDE de primera generación existía la posibilidad de controlar el motor de paso, fuera por instrucciones de su meta-lenguaje de forma interactiva como lo muestro en los videos, o creando todo un programa que grabado en la memoria flash del controlador ARM permitía la operación en forma de "batch"! Ahora esta herramienta, la IDE de Trinamic expande las posibilidades. Y aún mas! Trinamic en su TMC2130 implementa nuevas funcionalidades que son el resultado de investigaciones de Trinamic y que se pueden ver en su sitio de Internet!

Todo esto, como se pueden imaginar, aunque permitiendo y brindando muchas más posibilidades hace el estudio y el aprender de estas innovaciones y el reflexionar sobre las posibilidades que ofrece para mi proyecto como parte del modelo del velero, extienden de forma dramática mis trabajos en este proyecto! Pero recuerden que mi objetivo no es completar un experimento o proyecto, sino que la posibilidad de estudiar. Como digo siempre: El camino es mi objetivo! Y como ahora estoy aproximándome al momento de poder volver a empezar a experimentar estos estudios volverán a ser acompañados por experimentos físicos que grabaré como video y que publicaré para compartirlos.

Pero si vuelven a ver y leer la descripción sobre mi subproyecto del sistema de control de escotas lo escrito y descrito aquí son solo la parte de los "actores"!



Este kit de evaluación del sensor magnético angular de la empresa AMS.com y que finalmente también tengo ahora aquí, me permitira monitorear la posición angular del palo de la vela, ángulo entre el eje central del casco del velero y el palo de forma incremental con 512 posiciones sobre 90° hacia cada lado del casco, lo que equivale 11 bits de resolución y que la componente alimenta a la periferia del codificador de quadratura del LPCXpresso1769 y como posición angular absoluta y en paralelo a la información incremental con una resolución de 14 bits, lo que resulta que entre cada posición incremental tengo 8 posiciones absolutas que usaré para monitorear cuando debo cambiar la posición angular incremental por mas o menos 1 posición controlando así el largo de la escota. Ya lo describí en detalle antes. Este kit y nuevas generaciones de sensores magnéticos angulares permiten cambiar los parámetros de operación por un lazo de comunicación serial y sin necesidad de un programador específico! Así que el entorno de mis experimentos contendrá un equivalente al mástil y el palo de vela y así podré también de forma empírica verificar que el sistema de control de escotas funciona y cuales son los parámetros adecuados.

Todo esto significa que, tomando en cuenta mis limitaciones por razones de salud y si Dios me da el tiempo, tengo años por delante donde en paralelo a mis estudios de matemáticas, de física y de electrónica y donde voy aproximándome a un punto donde puedo empezar a "jugar", al estudio de Linux, Python y C/C++, y el de los lenguajes de programación y el uso de programas como Mathemática y SystemModeler incluyendo Modelica, podré ir armando y aprendiendo a usar lo aprendido en experimentos. Lo que si está garantizado mientras sea capaz mentalmente es que mi vida estará llena de actividades que a mi me tienen fascinado. Si agrego a esto mis trabajos avanzando mi taller
Imágenes Adjuntas
Tipo de Archivo: png tmc2130-eval1.png (357,0 KB (Kilobytes), 4 visitas)
Tipo de Archivo: png AS5X47D.png (208,6 KB (Kilobytes), 4 visitas)
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