Rubrica: Il setup che fa impazzire -  livello base

Titolo o argomento: Le barre antirollio e gli effetti sulla loro regolazione

Le vetture da corsa più performanti sono dotate di barre antirollio sia all’avantreno che al retrotreno. Questo offre un’importante possibilità di intervento in più. Gli effetti della rigidezza delle barre antirollio si ripercuotono sul comportamento delle gomme e dell’intero veicolo.

Il compito della barra antirollio, come dice la parola stessa, è quello di ridurre gli effetti del rollio del mezzo (per sapere cos’è il rollio, l’imbardata, il beccheggio e il pompaggio: CLICCA QUI) durante la percorrenza delle curve.

Una barra antirollio più rigida obbligherà il gruppo ruota-sospensione a rispettare il più possibile gli angoli caratteristici impostati; primo tra tutti il Camber o Campanatura. Significa che le gomme manterranno anche durante gli sforzi maggiori l’angolo impostato di inclinazione rispetto alla retta verticale perpendicolare al suolo (è bene considerare sempre una sorta di oscillazione, seppur minima, che cambia l’impronta di contatto a terra del pneumatico).

Questo fenomeno ha diversi tipi di conseguenze:

• Le gomme vanno in temperatura piuttosto velocemente

• Le gomme raggiungono temperature di esercizio più elevate

• Il veicolo risulta più preciso ma più scorbutico

• In caso di perdita di stabilità il veicolo è più facile da riprendere

• In caso di fondo sconnesso o bagnato il veicolo risulterà inguidabile

 Nel caso in cui ci troviamo ad avere (sia su un simulatore, sia nella realtà) un veicolo con barra antirollio sia all’anteriore che al posteriore,

ci comporteremo come segue:

• Una barra antirollio molto più rigida all’anteriore rispetto che al posteriore indurrà facilmente il sottosterzo nel veicolo che molto probabilmente rifiuterà di inserire l’anvantreno in curva.

• Vice versa se la barra antirollio anteriore è troppo morbida rispetto a quella posteriore sarà facile l’innesco del sovrasterzo.

• Ammorbidire eccessivamente la barra antirollio posteriore oppure indurire eccessivamente quella anteriore quindi produce lo stesso effetto? Il sottosterzo!?! Non è del tutto vero: si innesca senza dubbio il sotto sterzo in entrambi i casi ma con differenti effetti sulle temperature delle gomme e la guidabilità del mezzo. Quindi compiere o l’una o l’altra operazione non è esattamente la stessa cosa e bisogna sapere quando operare in un modo e quando nell’altro. Generalmente lo si fa controllando anche la temperatura delle gomme ed osservando quindi il modo in cui esse lavorano.

• Se una vettura sovrasterza e per ridurre tale effetto andiamo ad indurire la barra antirollio anteriore dopo aver constatato che le temperature all’anteriore erano buone o leggermente alte, non otterremo un effetto equilibrante sul mezzo bensì un ulteriore surriscaldamento delle gomme anteriori. (temperatura gomme)

E’ buona norma trovare un giusto equilibrio tra la rigidezza della barra all’anteriore e quella al posteriore, tuttavia non dipenderà solo da questo parametro il verificarsi del sotto-sovrasterzo. E’ importante notare che pur disponendo della corretta rigidezza delle barre tra anteriore e posteriore si può incappare nello squilibrio del veicolo per altri motivi tra i quali troviamo:

• Lo sbilanciamento dell’incidenza degli alettoni (con diverse spinte a terra, ovvero carichi, tra avantreno e retrotreno).

• L’errata convergenza delle ruote anteriori/posteriori.

• L’errata campanatura delle ruote anteriori/posteriori.

• L’errata taratura delle sospensioni anteriori/posteriori in compressione, estensione, precarico.

• L’errata altezza della vettura da terra all’anteriore e posteriore.

• L’errata distribuzione delle masse.

• L’errata rapportatura del cambio.

• L’errato freno motore.

Questo significa che quando un’auto da corsa in pista non si comporta come noi vorremmo, l’abilità sta nell’individuare da dove arrivano le cause. Ottimi preparatori/costruttori sono proprio quelli che hanno talento nel trovare rapidamente soluzioni individuando la natura delle cause e indirizzando una elevata mole di lavoro nella giusta direzione.

Il prossimo articolo di questa rubrica chiuderà la serie LIVELLO BASE.  Questo gruppo di 7 articoli introduttivi (più il relativo RAPID RESUME) va compreso e testato con calma prima di iniziare l’approccio con gli articoli che verrano relativi al LIVELLO INTERMEDIO e quelli conclusivi del LIVELLO AVANZATO.

Maggiori approfondimenti alla sezione “Setting” della pagina “Motori“.

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Rubrica: Telemetria

Titolo o argomento: Sensori di velocità

ABS

Sulle nostre strade ormai quasi tutti i mezzi ne sono dotati, certo non per comunicare con una telemetria, bensì semplicemente per indicare alla centralina dell’ABS (quindi in frenata) se la velocità delle ruote si è ridotta o se si sono letteralmente bloccate favorendo l’innesco di pericolose sbandate. Ovviamente in caso di bloccaggio della ruota, il sensore velocità indica alla centralina che il pneumatico non sta ruotando e l’ABS interviene creando il famoso effetto di pompaggio (avvertibile anche sul pedale del freno) che impedisce alle ruote di bloccarsi aumentando decisamente la resa della frenata di un veicolo.

Controlli di Trazione

In altri casi i sensori di velocità si adottano per comunicare alle centraline dei controlli di trazione la differenza di velocità ad esempio tra le ruote anteriori e quelle posteriori o viceversa. Quando il valore di questa differenza risulta eccessivo, ovviamente uno dei due assi dell’automobile sta pattinando e la centralina del motore (che comunica con quella del controllo di trazione) interviene sull’alimentazione tagliando l’iniezione. Si tratta ovviamente dell’asse anteriore in caso di trazione anteriore come nella maggior parte delle utilitarie, oppure dell’asse posteriore nel caso delle più sportive.

Controlli di Stabilità

Infine nel caso dei controlli di stabilità, i sensori della velocità delle ruote, vengono adottati per rilevare la velocità di ogni singola ruota e far frenare in modo indipendente ognuna delle quattro ruote (comunicando opportunamente con l’impianto frenante) in modo tale da ripristinare una sorta di equilibrio in caso di macroscopici errori da parte dei meno esperti. Oppure nel caso in cui si viaggi su fondi particolarmente scivolosi come neve, ghiaccio, fango o foglie. Non assicurano la salvezza totale da errori ma aiutano non poco specie quando si è meno esperti.

Nel caso delle corse un sensore velocità ruota montato su ognuna delle quattro ruote ha una molteplicità di scopi che non sono altro che un mix di quelli sopra elencati. I dati relativi alla velocità di ogni ruota vengono riportati dalla telemetria su un apposito grafico grazie al quale è possibile confrontare tutti gli altri valori rilevati dalla telemetria stessa con la velocità che avevano le ruote in quel dato istante.

Un esempio nelle corse

Giusto per fare un esempio immaginate un curvone veloce da 250 km/h e immaginate che il pilota comunichi via radio che la sua vettura (di formula) in quel frangente sta accusando uno sgradevole sovrasterzo. Possiamo a questo punto effettuare delle verifiche per mezzo della telemetria. Nel caso in cui le ruote posteriori risultino eccessivamente veloci rispetto alle anteriori, ci troviamo nel bel pieno di un pattinamento molto probabilmente imputabile ad uno scarso carico aerodinamico sull’ala posteriore. Questo implica l’assenza di spinta a terra ed il conseguente pattinamento che innescherà un sovrasterzo con conseguenze poco piacevoli. Al contrario se la velocità delle ruote posteriori risulta rientrare nella norma, il sovrasterzo accusato potrebbe dipendere da un’errata taratura delle sospensioni in compressione ad esempio. Gli esempi fattibili sono realmente tanti e li analizzeremo in seguito sulle apposite rubriche che stiamo preparando in tema di: setup, dinamica del veicolo, prove pratiche di telemetria simulata…

Come funziona

Il sensore che vedete nella figura qui in alto non fa altro che leggere i denti di una ruota fonica. Che cos’è una ruota fonica? Ecco la definizione tratta da Wikipedia:

“Il principio della ruota fonica induttiva si basa sulla legge di Faraday dell’induzione: l’allontanarsi ed avvicinarsi delle prominenze (costruite in materiale ferromagnetico) causa una variazione del campo magnetico in prossimità del sensore detto “PICK-UP” (costituito da una spira collegata al terminale di rilevamento velocità) a cui segue una corrente indotta alternata (ad impulsi di tipo sinusoidale) che viene letta dal terminale (ad ogni impulso corrisponde una prominenza o “dente”).

La ruota fonica ottica (encoder) è invece costituita da un laser e da un sensore di ritorno che rileva il raggio laser riflesso: il materiale opaco assorbe completamente il laser mentre quello riflettente lo restituisce come riflesso, ad ogni passaggio da opaco a riflettente corrisponde un segnale che viene inviato al terminale.

La ruota fonica capacitiva, infine, molto usata per le rotelle di regolazione volume di nuova generazione (cioè quelle che possono girare all’infinito, senza fine corsa), è costituita da una ruota con dei piccoli denti a cui è collegata una linea elettrica. Il sensore “pick-up” è questa volta un semplice polo di contatto, che viene toccato dai denti in fase di rotazione. Ogni dente corrisponde ad una chiusura istantanea di circuito, con conseguente impulso elettrico, seguita immediatamente dalla riapertura del contatto. La frequenza con cui il circuito si apre e chiude (cioè il numero di impulsi nell’unità di tempo), viene letta dal terminale che calcola quindi la velocità in base al numero di impulsi in rapporto al numero di denti.

I terminali (generelmente elettronici) calcolano in base al numero di “denti” della ruota (magnetica-induttiva) o al numero di segmenti opachi e riflettenti (ruota ottica) la velocità angolare di rotazione della ruota e del perno ad essa vincolato.”

Nel prossimo articolo della Rubrica “Telemetria” vedremo un esempio grafico di telemetria e rilevamento della velocità delle ruote in una simulazione di un curvone veloce sia in presenza del giusto carico aerodinamico sia nel caso di errori di setup. Riporteremo le opportune schermate e tutte le curiosità dovute

Copyright

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Ringrazio personalmente:

• Il mio caro amico “Giorgio”  per la gentile concessione della sua Telemetria.

• La PI research per i dati concessi ed il prezioso contributo al chiarimento di alcune nostre domande.

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Rubrica: Portare al limite una Reflex digitale -1-

Titolo o argomento: Le reflex digitali

Si chiamano REFLEX perchè il loro mirino è posto su un asse differente da quello dell’obiettivo e un sistema di “riflessione” provvede a riportare sul mirino ciò che l’obiettivo visualizza, o meglio, solo il 95% dell’immagine ripresa. Ovviamente quello che l’obiettivo visualizza viene proiettato sulla pellicola (nelle REFLEX analogiche) o sul sensore se si tratta di una REFLEX digitale.

Il meccanismo di riflessione è corredato di uno specchietto inclinato che riflette la scena all’interno di un pentaprisma che a sua volta produce un’ulteriore immagine riflessa.

Un meccanismo collegato al pulsante di scatto fa alzare lo specchietto nell’istante in cui si scatta la foto. Questo impedisce la riflessione dell’immagine all’interno del pentaprisma. Tale operazione è necessaria, nel momento dello scatto (ossia quando si apre l’otturatore), per lasciar passare la luce della scena e farle raggiungere il sensore impressionandolo.

Al termine del tempo di esposizione, quando si chiude l’otturatore, lo specchietto torna nella sua posizione iniziale inclinata.

Continua…

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Rubrica: Concetto di qualità -1-

Titolo o argomento: Che cos’è la qualità?

Ognuno di noi ha dei prodotti che preferisce, ai quali si affeziona e che definisce validi, buoni, di qualità. Tuttavia non sempre un prodotto, che noi reputiamo esser di qualità, lo è realmente. Mia nonna è un tipico esempio di utilizzatrice impropria del termine qualità. Ogni volta che va a fare delle compere, quando torna, afferma: “Questo sì che è speciale!” La natura di queste sue osservazioni, il più delle volte, sta nelle sue convinzioni. Ossia in pensieri maturati in base a esperienze soggettive e gusti, naturalmente, soggettivi. Questo non è altro che un giudizio personale che può non esser valido per altri.

Allora come si può definire se un prodotto è di qualità o meno?

Nel linguaggio comune la Qualità è intesa come una caratteristica, un valore; ma nell’ambito industriale il concetto cambia e si inizia a parlare di qualità come CONFORMITA’ a SPECIFICHE (caratteristiche “misurabili” e “realizzabili”) e ADEGUATEZZA ALL’USO (valore percepito dal cliente).

“La qualità è l’insieme delle proprietà e delle caratteristiche che conferiscono al prodotto la capacità di soddisfare esigenze espresse e/o implicite.”

Le esigenze citate nella definizione sopra sono proprietà e caratteristiche ben precise del prodotto:

• facilità d’utilizzo

• facilità di manutenzione

• sicurezza

• disponibilità

• affidabilità

• aspetti economici

• aspetti ecologici

Le esigenze possono modificarsi nel tempo implicando revisioni perdiodiche.

Le esigenze in un contesto contrattuale vengono specificate mentre in altri contesti sono identificate e definite da norme.

La prima definizione di qualità è stata fornita dalla norma UNI ISO 8402. Oggi la definizione è riportata nelle norme UNI EN 9000.

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Rubrica: Prototipazione rapida -2-

Titolo o argomento: Stampare in 3 dimensioni

Le stampanti 3D utilizzano un procedimento simile alla stampa a getto di inchiostro. Durante il processo di stampa 3D una testina di stampa con centinaia di getti costruisce il modello concettuale distribuendo il materiale (che può essere termoplastico o resina acrilica e fotopolimero) secondo una tecnica di stratificazione. I sistemi mettono in coda ed elaborano in sequenza i lavori da postazioni di progettazione multiple, proprio come fanno le stampanti per uffici ed i plotter collegati in rete. La stampa 3D si rivolge a designer ed ingegneri che hanno bisogno di produrre agevolmente modelli 3D per l’approvazione, la verifica e la comunicazione del progetto prima dello sviluppo del prodotto.

Le stampanti in commercio destinate alla prototipazione rapida sono piuttosto compatte, addirittura da tavolo. Vengono utilizzate per la realizzazione di piccoli oggetti in materiale termoplastico rigido e duraturo nel tempo come ad esempio le cover dei cellulari; oppure possono addirittura realizzare matrici ad alta risoluzione compatibili con i processi di microfusione di piccoli componenti metallici quali gioielli o parti elettroniche… Invece, abbinate ad un apposito scanner 3D, possono essere installate in uno studio dentistico per la realizzazione di parti come capsule o ponti fino a 16 elementi per volta.

Ma se tutto questo fosse ancora troppo poco…

Nell’immagine sopra possiamo osservare la fase ultimale della stampa 3D di un modello di videocamera. Naturalmente si tratta di un modello puramente valutativo realizzato in scala 1:1. La Stampante 3D ora provvederà ad aspirare le polveri in eccesso dopodiché sarà possibile prelevare il modello, soffiarlo, lavarlo, applicargli una sostanza protettiva e trattarlo termicamente per aumentare la sua resistenza meccanica. Il tutto è fattibile all’interno della sola stampante 3D. Questo tipo di prodotto ha ovviamente dimensioni maggiori di quelle citate inizialmente e la sua dimensione può raggiungere quella di una grande fotocopiatrice. Un volume tutto sommato contenuto in proporzione all’importanza del lavoro svolto.

Continua…

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Rubrica: Telemetria (sensori per l’aerodinamica)

Titolo o argomento: Calibrare il tubo di Pitot

Il tubo pitot statico da solo non ha bisogno di essere calibrato dall’utente. Tuttavia, è necessario calibrare il trasduttore di pressione differenziale collegato ad esso, per dare i dati delle pressioni dinamiche nelle unità di misura utilizzate dagli ingegneri. La calibratura per il singolo sensore (canale)  è data nella seguente tavola:

Dal rilievo della pressione dinamica, possiamo calcolare la velocità di aria.

Dall’equazione di Bernoulli

Quanto appena visto nell’immagine qui sopra vale supponendo condizioni atmosferiche normali* (cioè temperatura ambiente di 15 ° C (288.15K) e pressione atmosferica di 1Bar (101325Pa,) da cui deriva una densità dell’aria: r = 1.225 kg/m3.

Tuttavia in ogni singola pista dove si va a correre sussistono temperature e pressioni differenti; pertanto vale la pena eseguire calcoli più precisi di volta in volta:

Ricapitolando

Dalla formula della pressione dinamica ricaviamo la formula inversa per ottenere la velocità dell’aria. Inoltre per compiere calcoli estremamente precisi non adottiamo i valori di pressione, temperatura e densità dell’aria supposti, bensì rilevando sul circuito (con le strumentazioni meteorologiche dovute) pressione e temperatura, ci ricaviamo il valore esatto della densità dell’aria da sostituire nella formula della velocità. Il trasduttore di pressione differenziale potrà così essere calibrato in un istante.

Note

*Per condizioni atmosferiche normali ci riferiamo a pressione e temperatura abituali relative al luogo dove vengono realizzate e testate le telemetrie “Pi Research” vendute in tutto il mondo, ossia: United Kingdom.

Copyright

Tutto il materiale presente negli articoli della rubrica “Telemetria” è protetto da Copyright. La PI Research ha autorizzato Ralph DTE ed i siti del Gruppo Ralph DTE, alla pubblicazione di parte del materiale messo a disposizione. E’ severamente vietato riprodurre il materiale presente in questa rubrica. Chiunque pubblicasse su altri siti, forum o Blog tale materiale, andrà ad incorrere in problemi legali dei quali non siamo responsabili. E’ vietata la riproduzione del materiale mostrato negli articoli “Telemetria” e del materiale presente in generale sul Blog Ralph DTE. E’ tuttavia possibile, solo per il ”nostro materiale”, contattarci per poter avere informazioni e richiedere dei permessi di utilizzo.

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• La PI research per i dati concessi ed il prezioso contributo al chiarimento di alcune nostre domande.

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Rubrica: Portare al limite una compatta digitale -7-

Titolo o argomento: Istogramma

Se agite sul tasto “DISP” più di una volta (riferito ad una compatta digitale canon, ma sarà sicuramente presente, anche se con altri nomi, su molte altre compatte…) mentre state visualizzando le foto scattate, vi accorgerete che ad un certo punto comparirà un grafico simile al seguente:

Questo grafico si chiama ISTOGRAMMA. Spesso e volentieri viene ignorato ed archiviato come “funzione che non ci occorrerà sicuramente”. Al contrario, per portare al limite una compatta digitale, guarda caso, è fondamentale. E’ importante su tutti i tipi di macchine fotografiche digitali ovviamente, ma noi in questo caso stiamo trattando solo il mondo delle compatte.

Cosa significa?

Il grafico in questione rappresenta la distribuzione della luminosità di tutti i pixel che costituiscono l’immagine digitale. Ogni pixel ha una propria luminosità alla quale viene attribuito un valore compreso tra 0 e 255 lungo l’asse orizzontale del grafico. Questo significa che in ogni singolo punto dei 256 presenti sull’asse orizzontale, viene riportato il numero dei pixel presenti nello scatto con quella precisa luminosità. Ad esempio tanti più pixel ci saranno con una luminosità pari a 125 e tanto più alta sarà la retta verticale che parte dal suddetto punto.

Lo zero corrisponde al nero (sull’asse orizzontale ci troviamo all’estrema sinistra) ed il valore 255 al bianco (sull’asse orizzontale ci troviamo all’estrema destra). I 256 toni disponibili in un’immagine digitale sono molto più di quanto i nostri occhi riescono realmente a intrepretare. L’occhio umano distingue circa 200 livelli di grigio.

Quando l’immagine è troppo scura (sottoesposta), il grafico si concentra tutto sulla parte sinistra (ossia verso lo zero) andando ad indicare una netta prevalenza dei toni scuri, sinonimo di un errato settaggio delle impostazioni di scatto (apertura, correzione esposizione, sensibilità iso, parametri del flash…). Viceversa quando l’immagine è eccessivamente luminosa (sovraesposta), il grafico si concentra tutto sulla destra (ossia verso il valore 255).

Un’esposizione corretta si concentra, secondo una funzione prossima ad una Gaussiana, sulla parte centrale del grafico, sfumando gradualmente verso i valori: 0 e 255. Tali zone in uno scatto corretto vengono a malapena sfiorate. In questo caso la distribuzione della luce è ideale e tutti gli elementi ripresi risultano correttamente illuminati.

Tuttavia risulterà normale che una foto scattata ad esempio al tramonto o di notte, abbia la maggior parte dei pixel con bassa luminosità ed un grafico concentrato sulla sinistra. Questo non vuol dire necessariamente che la foto che abbiamo scattato sia errata. Impostando correttamente le aperture e le velocità di scatto otterremo un grafico concentrato sulla sinistra ma comunque corretto.

Una buona abitudine potrebbe essere quella di eseguire scatti nei quali l’istogramma non tocca gli estremi (0 e 255); questa soluzione ci permette di effettuare delle migliori correzioni dei livelli con programmi di fotoritocco adeguati.

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Rubrica: Incominciamo a parlare di automobili -11-

Titolo o argomento: Che cos’è il frazionamento di un motore?

A mano a mano che si sale con le prestazioni di una vettura, spesso e volentieri si aumenta la cilindrata del motore. Questo perché è il sistema più semplice per ottenere potenza e coppia. Tuttavia non è assolutamente consigliabile realizzare un motore ad esempio 5.000cc di cilindrata con i soliti 4 cilindri (magari trasversali). La ragione risiede nel fatto che con cilindrate così grandi, le dimensioni e le masse degli organi in movimento sarebbero notevoli (mi riferisco a pistoni, bielle, albero motore e relativi contrappesi, valvole, volano…). Di conseguenza anche le inerzie sarebbero molto elevate. La conseguenza più immediata di inerzie eccessive è sicuramente il regime di rotazione che si abbassa notevolmente. Tipico esempio ne sono i motori destinati ai mezzi pesanti quali camion, autobus, trattori. Un autobus può avere un motore di circa 8 litri con 6 cilindri a V e raggiungere un regime massimo di rotazione di 1000-1200 giri al minuto con pistoni che sono grandi quanto i barattoli del caffè.

Capite da soli che non è il tipo di regime adatto ad un motore che deve, per così dire, frullare…

Allora cosa si fa?

Si fraziona il motore, ovvero al crescere della cilindrata, si aumentano il numero di cilindri e, di conseguenza, dei relativi organi in movimento, con il risultato che a parità di cilindrata, un motore 5 litri con 12 cilindri ha componenti molto più piccole di un motore 5 litri con 4 cilindri.

Ma non solo!

Il regime di rotazione raggiungibile, viste le ridotte inerzie, cresce notevolmente e le curve di coppia e potenza massima si spostano verso regimi molto più elevati rendendo il motore con 12 cilindri (nel nostro esempio) molto più performante nell’accoppiamento con un mezzo leggero da competizione.

Inoltre si riducono gli attriti dato che le superfici di contatto sono molto minori e si ripartisce un lavoro decisamente stressante su più organi. Anche il raffreddamento risulta trarre vantaggio da questa soluzione.

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