ES2966606T3 - Sensor para medir la flexión de un poste - Google Patents

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Abstract

Un sensor para medir la flexión de un poste cuando se expone a una o más fuerzas, incluyendo el sensor al menos una combinación de imán y sensor de efecto Hall, en donde al menos un imán y sensor de efecto Hall están en una posición predeterminada entre sí cuando sobre el poste no actúan fuerzas que sean móviles entre sí cuando actúan fuerzas sobre el poste, de modo que el sensor genera una señal proporcional al movimiento relativo. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Sensor para medir la flexión de un poste
La presente invención se refiere a un método y sistema para medir la flexión de un remo, usando particularmente, pero no exclusivamente, un nuevo tipo de sensor.
El documento EP3136069A1 se refiere a un sensor de fuerza para medir una magnitud de fuerza, y ser adecuado para su uso en equipos deportivos, comprendiendo el sensor de fuerza uno o más elementos magnéticos que presentan un campo magnético; uno o más sensores magnéticos que pueden medir el campo magnético; material flexible que se ubica entre uno o más elementos magnéticos, uno o más sensores magnéticos de modo que el uno o más elementos magnéticos se pueden mover con respecto al uno o más sensores magnéticos; un procesador que puede recibir un valor representativo del campo magnético medido por un sensor magnético, y determinar la distancia que un elemento magnético se ha movido con respecto al sensor magnético basándose en dicho valor representativo del campo magnético y determinar la magnitud de la fuerza en base a dicha distancia determinada.
El documento US6463811B1 se refiere a una llave de torsión con viga de flexión.
El documento US2004255687A1 se refiere a un sensor de fuerza, en particular para detectar las fuerzas sobre un asiento de vehículo, en el que se propone una celda de medición de fuerza (1), que presenta un elemento Hall. La celda de medición de fuerza (1) incluye al menos una barra de flexión (2, 3), que de la aplicación de fuerza a detectar ejerce una influencia sobre el campo magnético en la región de un elemento sensor sensible a campo magnético (6) de la celda de medición (1). La detección se realiza con un elemento Hall (6), sostenido en la al menos una barra de flexión (2, 3), elemento que, bajo la fuerza ejercida sobre la barra de flexión (2, 3), puede ser desviado en el campo de un imán permanente relativamente estacionario (4), y puede generarse un campo magnético de diagnóstico en la región del elemento Hall (6) cuyas líneas de campo están ubicadas en el plano del elemento sensor sin influir en el campo de medición.
El documento US2017/190404A1 se refiere a un sistema para determinar un momento de flexión en un remo durante una carrera del remo en el agua que tiene un mango del remo, un eje del remo que se extiende desde el mango del remo, una pala del remo que está dispuesta en el eje del remo en el lado opuesto al mango del remo, al menos un extensómetro, a partir de cuya señal se puede determinar el momento de flexión, en donde el eje del remo está configurado en varias partes y en donde un manguito de medición que une entre sí las dos partes adyacentes del eje del remo y que comprende al menos un extensómetro, está dispuesto entre dos partes adyacentes del eje del remo. Con una medición de la rotación del remo mediante un MEMS adicional, se puede determinar la potencia contra el tiempo del remero multiplicando la velocidad angular determinada y el momento de flexión.
El remo es un deporte muy competitivo y el desempeño del remero se evalúa continuamente para determinar formas para mejorar el desempeño del remero. Para hacer esto, las mediciones del desempeño de los remeros se analizan en tiempo real para identificar mejorías apropiadas.
Se conoce el uso de los denominados remos inteligentes, que incluyen un sistema integrado en donde se puede evaluar el desempeño del remero. Estos tipos de sistema no han demostrado ser particularmente eficaces. Las mediciones y los movimientos de las estructuras dentro del bote de remos se realizan generalmente por extensómetros y sensores. Estos se ubican de manera típica en el exterior de la estructura y miden el movimiento entre dos puntos. Esto tiende a ser difícil de lograr, ya que es difícil adherir un sensor en el exterior de un poste largo tal como un remo. El sensor puede desactivarse o dañarse fácilmente. Además, la unión a materiales compuestos, tales como fibra de carbono y similares, de estos tipos de sensores puede ser particularmente difícil debido a la naturaleza de los materiales.
Para evaluar el desempeño de un remero, es específicamente útil medir la flexión en una ubicación predeterminada a lo largo del remo para evaluar la potencia y la dirección de la potencia de que el remero está transmitiendo al remo. Con este fin, la presente invención se refiere al reconocimiento del hecho de que es difícil medir las fuerzas generadas por un remero en relación con el bote, algo bastante difícil de resolver. Por lo tanto, existe la necesidad de un nuevo tipo de dispositivo de medición para determinar las fuerzas y la flexión de un remo para permitir un mejor análisis del desempeño del remero.
Por consiguiente, un objeto de la presente invención es proporcionar un dispositivo de medición o sensor para ayudar en la identificación del desempeño de un remero y determinar formas en las que ese desempeño puede ser medido.
Resumen
Según un aspecto de la presente invención, se proporciona un sensor para medir la flexión de un poste como se define en la reivindicación 1.
Preferiblemente, el sensor incluye además una memoria para recoger y almacenar la señal.
Preferiblemente, el sensor incluye además un procesador para analizar las señales.
Preferiblemente, el poste es un remo.
Según un aspecto adicional de la presente invención, se proporciona un remo que tiene un sensor para medir la flexión del mismo según otro aspecto de la invención.
Descripción de los dibujos
La Figura 1 es un diagrama que muestra un bote de remos.
La Figura 2 es un diagrama que muestra un primer ejemplo de un sensor in situ en un remo.
La Figura 3 es un segundo ejemplo de un sensor in situ en un remo.
La Figura 4 es una realización de la presente invención que muestra un sensor para su uso que está incrustado dentro de un remo según una realización de la presente invención.
Descripción de los dibujos
En general, la presente invención se refiere a un sensor para su uso en un remo que permite mediciones de flexión, potencia, movimiento y luego desempeño del usuario. El sensor utilizado en el remo es un sensor de efecto Hall que hace uso del efecto Hall para medir los diferentes parámetros requeridos para las mediciones de desempeño.
La presente invención se refiere a una nueva técnica para medir la flexión de un remo de barrido y de un remo corto y así determinar la fuerza de la pala. Esto se logra mediante el uso de un nuevo sensor de efecto Hall lineal dentro de una carcasa flexible personalizada en que se monta tanto el sensor de efecto Hall como un imán fijo, lo que permite el movimiento libre del remo y, por lo tanto, cambia el campo magnético registrado en el sensor a medida que el sensor de efecto Hall y el imán cambian de posición uno con respecto al otro.
Como se ha mencionado anteriormente, la presente invención hace uso de un sensor de efecto Hall. Un sensor de efecto Hall es un transductor capaz de mostrar su voltaje de salida en respuesta a un campo magnético. En su forma más simple, un sensor de efecto Hall genera una tensión como resultado de un campo magnético conocido. Midiendo los cambios en la tensión, se puede deducir la posición relativa de uno o más imanes y de esta medición se pueden hacer diversos cálculos.
La Figura 1 muestra una bote de remos 100 que tiene un remero 102 que maneja un remo 104. El remo incluye un eje 106 que tiene un manguito 108 y un collar 110 en algún punto a lo largo de la longitud del eje. El manguito 108 y el collar 110 pueden sujetarse en una horquilla o escálamo 112, sujetos por un pasador 114, ya sea en el costado del bote o en un aparejador 116. El remo también incluye una pala 118 y un mango 120. Según la presente invención, un sensor, como se describirá a continuación, se ubica en una posición en el remo donde no interfiere con el funcionamiento del mismo. Idealmente, el sensor está ubicado entre el mango y el manguito o el manguito y la pala. La posición preferida para localizar el sensor del remo es fuera del punto de pivote hacia la sección externa del remo.
Como diferentes remeros tienen diferentes longitudes de brazo y reman de una manera diferente, la flexibilidad de poder colocar el sensor en cualquier ubicación requerida tiene una serie de ventajas para permitir que el sensor se adapte al remero y al bote en cuestión.
Una característica común de cada realización de la presente invención es el hecho de que el sensor está diseñado para alinear uno o más imanes con uno o más sensores de efecto Hall cuando no hay una flexión presente en el remo. A medida que el remo se flexiona, la alineación del imán y el sensor de efecto Hall cambia, de modo que se genera una tensión en uno o más de los sensores, lo que permiten determinar o calcular una medición del movimiento o flexión.
En un ejemplo, un sensor de remo está ubicado externamente en el remo. El sensor en este caso puede ser como se muestra en las Figuras 2 o 3. El sensor de remo 200 en cada caso incluye un cuerpo 202 que tiene uno o más soportes en forma de U 204 adaptados para encajar y montar el sensor alrededor del eje del remo. El cuerpo 202 incluye una porción inferior 206 que se extiende a lo largo de una porción del eje y una porción superior 208 que corre paralela a la porción inferior y se desplaza en una distancia predeterminada en una porción de separación 210.
Los soportes en forma de U incluyen cierres para sujetar el sensor del remo 200 en el remo. La sujeción puede tomar cualquier forma e incluir, por ejemplo, correas o adhesivos. En el ejemplo mostrado, hay dos elementos de sujeción, pero se apreciará que puede haber más o menos.
La porción inferior 206 incluye uno de un imán o combinación de sensor (212, 214) de efecto Hall. La porción superior 208 incluye el otro o el imán o el sensor (212, 214) de efecto Hall. Puede haber uno o más imanes y sensores de efecto Hall en cada combinación. Puede haber más de una combinación en cada sensor de remo colocado de formas iguales o diferentes para medir efectos similares o diferentes.
En el ejemplo de la Figura 2, el imán (en este caso 212) y el sensor de efecto Hall (en este caso 214) se colocan opuestos entre sí, respectivamente, en la superficie orientada hacia arriba de la porción inferior y la superficie orientada hacia abajo de la porción superior. En reposo, se conocen las posiciones espaciales relativas del sensor y el imán. Por ejemplo, si el imán y el sensor de efecto Hall son circulares, el punto central de cada uno está alineado con el punto central del otro en reposo. Claramente, el sensor de efecto Hall y el imán pueden ser de diferentes formas y tamaños y no necesitan tener la misma forma y tamaño, siempre que sus posiciones relativas sean conocidas en reposo. La porción superior, como se muestra en la Figura 2, es alargada y es ligeramente más corta que la porción inferior.
En uso, por ejemplo, cuando se une a un remo, el movimiento del remo hace que el espacio entre la porción superior e inferior cambie como resultado de los movimientos del eje causados por el remero. En este ejemplo, las mediciones están en un solo eje y los movimientos medidos son los cambios en el espacio entre el sensor de efecto Hall y el imán. El resultado es una señal de salida que es proporcional a la flexión del eje del remo en diferentes puntos en la carrera del remero. Para los sensores externos, el cuerpo se fija lo más apretado posible al remo, por ejemplo pegado. A medida que el remo se flexiona, la porción inferior 206 se flexionará con el eje. 204 y ambos extremos permanecen pegados y sujetos. A medida que la porción inferior 206 se flexiona, se abrirá un espacio entre el sensor y el imán mientras 208 continúa a 90 grados con respecto al cuerpo 202.
En el ejemplo de la Figura 3, características semejantes tiene los mismos números de referencia que la Figura 2. Este ejemplo está destinado a medir fuerzas en dos ejes. En este ejemplo, hay un deslizador ajustable adicional 300 que tiene una sección inferior 302 deslizable con relación a la porción inferior 206 y en ángulo recto con la misma una sección orientada 304 orientada hacia el extremo de la porción superior 208. En este ejemplo, la porción superior es más corta que la mostrada en la Figura 2. El deslizador ajustable puede usarse para ajustar la sensibilidad de la combinación del imán y el efecto Hall. El imán 306 y el sensor de efecto Hall 308 están ubicados uno frente al otro en, respectivamente, el extremo de la porción superior y la superficie orientada del deslizador ajustable. Como se apreciará, el imán y el sensor de efecto Hall podrían ser el otro modo redondos.
En el ejemplo de la Figura 3, el sensor del remo 200 está montado en el eje del remo y puede usarse para medir los movimientos del remo por medio de los cambios del alineamiento entre el imán y el sensor de efecto Hall. Esto da como resultado una salida proporcional a la flexión del remo en dos ejes. En este ejemplo, ambos extremos se pegan en su lugar y se fijan al remo de modo que cualquier flexión se acomoda por 206 provocando así que el imán 306 desalinee con el sensor de efecto Hall 308.
La Figura 4 se refiere a una realización de la invención, destinada a asentarse internamente dentro del núcleo del eje del remo. Un sensor de remo 400 es cilíndrico e incluye dos porciones 402, 404 extremas circulares. Las porciones extremas están conectadas por una pluralidad de miembros en espiral flexibles 406 que forman un borde al cilindro. Una porción 402 de extremo incluye una protuberancia 408 que se extiende desde la porción de extremo hasta un punto 410 y que está en yuxtaposición a la segunda porción 404 de extremo. El sensor de efecto Hall y la combinación de imanes están montados en el punto 410 y una superficie orientada hacia dentro de la segunda porción 404 de extremo. Como antes, podría ser al revés. El sensor puede incluir uno o un tapón 412 (no se muestra in situ) que asegura que el sensor del remo 400 se ajuste firmemente en el núcleo del eje. Los tapones actúan para ajustar el diámetro total del sensor del remo 400 forzando las dos partes de extremo más cerca entre sí de modo que los miembros en espiral empujen y, por lo tanto, se acoplen con la pared interna del remo. Cualquier movimiento del remo dará lugar a cambios de alineación entre el imán y el sensor de efecto Hall, lo que da lugar a una señal proporcional a la flexión en dos ejes en el remo.
Los sensores del remo 200, 400 pueden incluir dispositivos de procesamiento y memoria para permitir la recogida y/o procesamiento de datos recibidos del imán y la combinación del sensor de efecto Hall con el tiempo. Además, se pueden hacer y recoger otros sensores y mediciones junto con las mediciones del sensor de remo, por ejemplo, la temperatura, para ayudar matemáticamente a eliminar el efecto de la oscilación de temperatura localizada en la proximidad de los sensores de flexión.
La salida de cada sensor puede analizarse para determinar la flexión y el movimiento del remo con respecto a su “ posición en reposo” . A partir de parámetros conocidos de movimientos del remo, por ejemplo, la cantidad de flexión por kilogramo, es posible calcular la fuerza impartida sobre el remo en cualquier momento. A partir de estas mediciones y otros datos recopilados en el tiempo o de otra manera es posible construir una evaluación precisa y completa del desempeño de un remero.
Como se apreciará, un remo es una estructura delgada larga, tal como un poste, que está expuesto a tensiones y movimientos a medida que se usa. La presente invención ofrece una forma en la que estos movimientos pueden medirse y luego usarse para determinar las causas y efectos de dichos movimientos. Por consiguiente, el sensor de remo también puede ser útil para medir en el ámbito deportivo las deformaciones, tensiones y flexiones de otras estructuras similares, por ejemplo, el mástil de un yate o una pértiga de salto con pértiga. Pero de manera similar, cualquier estructura larga y relativamente delgada que esté sujeta a tensiones, deformaciones y flexiones.
Aunque la presente invención se ha descrito en relación con algunas realizaciones, no se pretende que esté limitada a la forma específica expuesta en la presente memoria. Más bien, el ámbito de la presente invención está limitado únicamente por las reivindicaciones adjuntas.
En las reivindicaciones, la expresión “ que comprende” no excluye la presencia de otros elementos o pasos.
Además, el orden de las características en las reivindicaciones no implica ningún orden específico en el que deben realizarse las características y, en particular, el orden de pasos individuales en una reivindicación de procedimiento no implica que los pasos deban realizarse en este orden. Más bien, los pasos pueden realizarse en cualquier orden adecuado. Además, las referencias en singular no excluyen una pluralidad. Por lo tanto, las referencias a “ uno” , “ una” , “ primero” , “ segundo” , etc. no excluyen una pluralidad. En las reivindicaciones, la expresión “ que comprende” o “ que incluye” no excluye la presencia de otros elementos.

Claims (6)

  1. REIVINDICACIONES
    i.Un sensor (400) para medir la flexión de un poste cuando se expone a una o más fuerzas, incluyendo el sensor al menos un imán y una combinación de sensor (212, 214) de efecto Hall, en donde el al menos un imán y sensor (212, 214) de efecto Hall están en una posición predeterminada entre sí cuando no hay fuerzas que actúan sobre el poste y que sean móviles entre sí cuando las fuerzas actúan sobre el poste, de modo que una señal proporcional al movimiento relativo se genera por el sensor (200),caracterizado porque
    el sensor (400) está ubicado internamente dentro del poste;
    el sensor (400) comprende además una segunda porción extrema cilíndrica (404) adaptada para encajar firmemente dentro del poste y moverse con él cuando las fuerzas actúan sobre el poste; y una protuberancia (408) que no está adaptada para moverse con el poste y que tiene un punto extremo (410) en yuxtaposición con una superficie de extremo de la segunda porción (404) de extremo cilíndrica;
    en donde el sensor (400) incluye una pluralidad de elementos de espiral flexibles (406) que conectan una porción de extremo cilíndrica (402) del sensor (400) con la segunda porción (404) de extremo y en donde la protuberancia (408) se extiende desde una porción (402) de extremo hacia una superficie interna de la segunda porción (404) de extremo; y
    el al menos un imán y la combinación del sensor (212, 214) de efecto Hall están ubicados en la superficie interna de la segunda porción (404) de extremo y el punto extremo (410) de la protuberancia (408) yuxtapuesto a la superficie interna.
  2. 2. El sensor (400) de la reivindicación 1, en donde el al menos un imán y la combinación del sensor (212, 214) de efecto Hall se colocan en el sensor de modo que estén alineados entre sí cuando no haya fuerzas que actúen sobre el poste.
  3. 3. El sensor (400) de cualquier reivindicación anterior, que incluye además una memoria para recoger y almacenar la señal.
  4. 4. El sensor (400) de la reivindicación 3, que incluye además un procesador para analizar las señales.
  5. 5. El sensor (400) de cualquier reivindicación anterior, en donde el poste es un remo.
  6. 6. Un remo que tiene un sensor (400) para medir la flexión del mismo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5.
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