ITUB20159645A1 - Sistema frenante per macchine ginniche e relativo metodo di funzionamento. - Google Patents
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Description
Sistema frenante per macchine ginniche e relativo metodo di funzionamento.
La presente invenzione riguarda un sistema frenante per macchine ginniche e relativo metodo di funzionamento .
Più dettagliatamente l'invenzione concerne un sistema del tipo detto, studiato e realizzato in particolare per rallentare una macchina ginnica sulla quale è installato, generando correnti parassite per induzione elettromagnetica, senza contatto fisico tra il sistema e la macchina ginnica stessa.
Nel seguito la descrizione sarà rivolta ad un sistema frenante applicato su una macchina passiva a pedali, come cicloergometro o ciclosimulatore o spinning bike e simili, ma è ben evidente come la stessa non debba essere considerata limitata a questo impiego specifico.
Com'è ben noto, attualmente alcune macchine ginniche quali spinning bike, cyclette o tapis roulant impiegano freni magnetici o elettromagnetici per esercitare una forza resistente alla pedalata o alla corsa di un utilizzatore che sta eseguendo un esercizio ginnico.
Attualmente i freni magnetici o elettromagnetici consistono in un disco di metallo conduttore, detto rotore o volano, che ruota passando attraverso un campo magnetico generato da bobine alimentate o da magneti permanenti, che costituiscono il freno magnetico. Nel volano si creano così tensioni indotte che generano correnti parassite, note anche come correnti di Foucault, Queste correnti parassite generano a loro volta un campo magnetico che, opponendosi a quello del generatore del campo magnetico iniziale, svolge la funzione frenante.
La forza frenante indotta sul volano viene controllata regolando la corrente di alimentazione delle bobine.
Detta forza frenante genera calore nel volano, che causa l'aumento della temperatura del volano stesso. Questo innalzamento della temperatura riduce la forza frenante.
Nei sistemi frenanti attualmente in uso sono presenti inoltre anche altri parametri che incidono sulla forza frenante. I parametri più importanti sono: la geometria della struttura sulla quale vengono installati i sistemi frenanti, la conducibilità del metallo di cui è fatto il volano, lo spessore del volano stesso, la direzione del campo magnetico, l'area del volano intercettata dal campo magnetico, la forma del volano e la velocità relativa fra campo magnetico e volano.
A causa di tali parametri che influenzano la forza frenante, attualmente i sistemi frenanti vengono calibrati singolarmente per ogni macchina ginnica sulla quale vengono installati.
Inoltre, nei sistemi frenanti attuali, la forza frenante che agisce sul volano è solo nominalmente pari a quella desiderata, mentre realmente può essere sensibilmente diversa.
Appare evidente come i sistemi frenanti secondo la tecnica nota risultino non affidabili, in quanto il funzionamento è dipendente da condizioni esterne.
Alla luce di quanto sopra, è, pertanto, scopo della presente invenzione quello di realizzare un sistema frenante universale per macchine ginniche, la cui forza frenante sviluppata sia indipendente dalle condizioni ambientali e dalla struttura o geometria della macchina ginnica sulla quale il sistema è installato e dai materiali con cui è realizzato il volano.
Un ulteriore scopo dell'invenzione è quello di fornire un sistema che consenta di effettuare una misurazione diretta in tempo reale del campo magnetico indotto e quindi della forza frenante che agisce sul volano, compensando i valori di temperatura di esercizio del volano, le variazioni di temperatura ambientale e gli effetti dei campi magnetici secondari, ambientali e parassiti.
Un altro scopo dell'invenzione è quello di fornire un metodo di funzionamento, per rendere la forza frenante indipendente dai parametri esterni al sistema.
Forma pertanto oggetto specifico della presente invenzione un sistema frenante, installabile su macchine ginniche passive, del tipo aventi un organo in rotazione come un volano e simili, sul quale sono disposti organi frenanti magnetici atti a generare una forza frenante magnetica su detto volano, comprendente un primo sensore magnetico, disposto in prossimità di detti organi frenanti magnetici tale da rilevare l'intensità del campo magnetico indotto da detti organi frenanti su detto volano, un sensore di velocità angolare, per misurare la velocità di rotazione di detto volano, il sistema potendo comprendere un secondo sensore magnetico, disposto ad una predeterminata distanza, preferibilmente compresa tra 5 e 15 cm, da detto primo sensore magnetico, per misurare il campo magnetico indotto su detto volano come condizionato dalla struttura di detta macchina ginnica; potendo inoltre comprendere un sensore di temperatura disposto in corrispondenza di detto primo sensore magnetico, per rilevare la temperatura di detto volano; e potendo infine comprendere una unità logica di controllo, operativamente collegata a detti primo e secondo sensore magnetico, a detto sensore di temperatura e a detto sensore di velocità angolare, nella quale sono memorizzati valori nominali di calibrazione, detta unità logica di controllo essendo atta ad acquisire ed elaborare i segnali elettrici provenienti da detto primo sensore magnetico, da detto secondo sensore magnetico e da detto sensore di temperatura, per il calcolo della forza frenante magnetica effettiva generata da detti organi magnetici su detto volano durante il funzionamento di detta macchina ginnica, effettuando una correzione di detto calcolo a seguito di un confronto dei dati acquisiti da detti sensori con detti valori nominali di calibrazione memorizzati.
Ulteriormente secondo l'invenzione, detti primo e secondo sensore magnetico sono del tipo ad effetto Hall.
Preferibilmente secondo l'invenzione, detto sistema può essere realizzato su un circuito stampato avente una forma che si estende sostanzialmente longitudinalmente, in modo che detti primo e secondo sensore magnetico siano disposti alle estremità opposte di detto circuito stampato a detta predeterminata distanza.
E' ulteriore oggetto della presente invenzione un metodo di funzionamento di un sistema frenante installabile su macchine ginniche passive del tipo aventi un organo in rotazione, come un volano e simili, sul quale sono disposti degli organi frenanti magnetici, atti a generare una forza frenante magnetica su detto volano, comprendente le seguenti fasi di funzionamento :
fornire una misura dell'intensità del campo magnetico indotto da detti organi frenanti su detto volano,
fornire una misura della velocità di rotazione di detto volano,
fornire una misura dell'intensità del campo magnetico indotto su detto volano come condizionato dalla struttura di detta macchina ginnica,
fornire una misura della temperatura di lavoro di detto volano durante il funzionamento di detta macchina ginnica,
fornire una unità logica di controllo, comprendente un supporto di memoria in cui sono memorizzati valori nominali di calibrazione, atta ad acquisire ed elaborare i segnali elettrici provenienti da detti sensori, per il calcolo della forza frenante magnetica effettiva generata da detti organi magnetici su detto volano durante il funzionamento di detta macchina ginnica, effettuando una correzione di detto calcolo a seguito di un confronto dei dati acquisiti da detti sensori con detti valori nominali di calibrazione memorizzati.
Ulteriormente secondo l'invenzione, il calcolo di detta forza magnetica effettiva avviene secondo le seguenti fasi:
memorizzazione di una look-up table in detto supporto di memoria di detta unità logica di controllo, comprendente valori nominali di calibrazione calcolati in condizioni standard misurati su una macchina ginnica campione quali: dn posizione di un primo sensore magnetico ed RPMn, velocità di rotazione di detto volano;
rilevazione della velocità effettiva di rotazione RPM di detto volano di detta macchina ginnica, mediante un sensore di velocità angolare;
calcolo di un campo magnetico indotto effettivo sul volano di una macchina ginnica;
confronto di detto valore di campo magnetico indotto effettivo e velocità effettiva di rotazione RPM con i valori nominali di calibrazione contenuti in detta look-up table, da cui si deriva il valore effettivo della forza frenante C che agisce sul volano di detta macchina ginnica.
Preferibilmente secondo l'invenzione, il calcolo di detto campo magnetico indotto effettivo avviene mediante la seguente formula:
Bf =Tr<~>ÌB^ -a(T-T0)u-Bj -aBt
in cui Tr è una matrice di trasformazione che tiene conto dell'offset di posizione di detto sensore magnetico (1); B?„isè il campo magnetico indotto misurato in detta fase di collaudo ad una determinata velocità, in cui il freno magnetico è in posizione d;
è il fattore di correzione in temperatura che tiene conto della temperatura di funzionamento T, rispetto a quella nominale del modello TO, in cui a è il fattore di depotenziamento o de-rating in temperatura di detto sensore di temperatura (3) ed u è il versore unitario del sistema di riferimento; Boffè il valore di offset dell'induzione magnetica misurato da detto secondo sensore magnetico (2); 3⁄4 è il campo magnetico statico che tiene conto della struttura meccanica propria di una macchina ginnica; a è un fattore di attenuazione di detto campo magnetico statico .
Ancora secondo l'invenzione, detto valore Tr è calcolato mediante la seguente formula che è una stima effettuata in fase di collaudo della macchina ginnica, attraverso due misure a velocità diverse di rotazione del volano, v, e v2:
Trjjc—Jf(>] (3⁄4„(v,)-3⁄4„t ))(gf(v,)-g;(3⁄4)i |s/(v1)~s/(v2|<2>
Sempre secondo l'invenzione, detto valore Bmissi calcola mediante la seguente formula:
BL =a{T~T0)u+Baff+7>·[£-ΑΟ1·(^ Β/) Ulteriormente secondo l'invenzione, detto fattore d è calcolato mediante la seguente formula:
Infine secondo l'invenzione, detto metodo consente di calcolare la potenza erogata da detta macchina ginnica mediante la formula
C<■>2π<■>RPM
60
in cui C è la coppia frenante esercitata da detta macchina ginnica il cui valore si ricava da detta lookup table a seguito della misurazione della velocità di rotazione del volano RPM e del calcolo di detto campo magnetico indotto effettivo.
La presente invenzione verrà ora descritta a titolo illustrativo ma non limitativo, secondo le sue preferite forme di realizzazione, con particolare riferimento alle figure dei disegni allegati, in cui:
la figura 1 mostra uno schema del sistema frenante oggetto della presente invenzione;
la figura 2 mostra la scheda elettronica del sistema di figura 1;
la figura 3 mostra una vista laterale di una parte di una macchina ginnica sulla quale è installato il sistema frenante oggetto della presente invenzione in posizione di riposo;
la figura 4 mostra una ulteriore vista laterale di una macchina ginnica sulla quale è installato il sistema frenante oggetto della presente invenzione in posizione operativa; e
la figura 5 mostra un diagramma a blocchi del metodo di funzionamento del sistema frenante oggetto della presente invenzione.
Nelle varie figure le parti simili verranno indicate con gli stessi riferimenti numerici.
Il sistema frenante S per macchine ginniche oggetto della presente invenzione viene in genere installato su macchine ginniche aventi un organo in rotazione come un volano e simili, sul quale sono disposti degli organi frenanti magnetici quali magneti permanenti, o elettromagneti, oppure una bobina opportunamente alimentata, detti anche freno magnetico, atti a generare un campo magnetico su detto volano. In particolare, detto sistema frenante S comprende essenzialmente un primo sensore magnetico 1 ad effetto Hall, un secondo sensore magnetico 2 ad effetto Hall, un sensore di temperatura 3, un sensore di velocità angolare 4 del volano della macchina ginnica su cui è installato detto sistema frenante S, una unità logica di controllo 5 ed un amplificatore 6 per l'amplificazione dei segnali provenienti da detto primo sensore magnetico 1, da inviare a detta unità logica di controllo 5.
Detto primo sensore magnetico 1 ha la funzione di rilevare l'intensità del campo magnetico presente su detto volano, sfruttando il noto effetto Hall, ed è pertanto disposto in prossimità di detto freno magnetico, supportato da forcelle porta magnete che possono differire strutturalmente in macchine diverse. Detto primo sensore magnetico 1 è collegato attraverso detto amplificatore 6 a detta unità logica di controllo 5.
Detto secondo sensore magnetico 2 è posto ad una predeterminata distanza da detto primo sensore magnetico 1, preferibilmente ad una distanza compresa tra 5 e 15 cm, per rilevare il campo magnetico come condizionato dalla struttura della macchina ginnica. Infatti, in genere le macchine ginniche presentano un telaio in metallo o lega metallica, che pertanto modificano il campo magnetico generato dal freno magnetico nello spazio. Pertanto, la posizione di detto secondo sensore magnetico 2 è tale da fare in modo che detto secondo sensore magnetico 2 non risenta significativamente del campo magnetico indotto dal freno magnetico, ma tale da permettere di rilevare l'effetto della struttura di detta macchina ginnica su detto campo magnetico indotto nel volano.
Detto sensore di temperatura 3 è posto in prossimità di detto primo sensore magnetico 1, per rilevare la temperatura del volano.
Detta unità logica di controllo 5 è atta ad acquisire ed elaborare i segnali elettrici provenienti da detti primo 1 e secondo 2 sensore magnetico e da detto sensore di temperatura 3, ai quali è collegata.
A detta unità logica di controllo 5 è collegato anche detto sensore di velocità angolare 4, atto a rilevare la velocità angolare del volano durante l'esecuzione dell'esercizio ginnico da parte dell'utilizzatore .
La figura 2 mostra la possibile implementazione del sistema mostrato nella figura 1 su un circuito stampato. Detto circuito stampato ha una forma che si estende sostanzialmente longitudinalmente. In tal modo, si osserva come detti primo 1 e secondo 2 sensore magnetico siano disposti alle estremità opposte di detto circuito stampato.
La coppia frenante applicata tramite freno magnetico o elettromagnetico sul volano, è direttamente proporzionale al campo di induzione magnetica indotta secondo la legge di Faraday-Lenz.
Il campo magnetico indotto è, a sua volta, legato alla velocità di rotazione del volano, indicata con RPM, alla profondità di inserimento del freno magnetico, ossia alla la distanza (dx,dy,dzf<'>, indicata
con d , tra il freno magnetico e detto primo sensore magnetico 1, ed alla forza di magnetizzazione dei magneti permanenti che costituiscono il freno, indicata con M, secondo la relazione:
(1) f(d,RPM,Af)
Quando si effettua una misurazione del campo magnetico indotto nel volano, il valore di questa misurazione dipende anche da altre grandezze quali: il punto in cui viene effettuata la misurazione, le caratteristiche di detti primo 1 e secondo 2 sensore magnetico, l'ambiente circostante, la tipologia di macchina ginnica, la tolleranza meccanica ed elettrica del sistema frenante S.
Pertanto, ai fini della misurazione vale la seguente relazione:
(2) ΚΡΜ,Μ
dove Τ è la temperatura ambientale, x è la posizione (x,y,z)<T>di detto primo sensore magnetico 1 relativamente al freno magnetico, che tiene conto anche delle tolleranze meccaniche di produzione, ed S è una grandezza relativa allo spazio circostante che tiene conto di effetti di offset dovuti a fattori esterni al sistema di misura.
La relazione {2) può essere caratterizzata in forma numerica, in condizioni nominali specifiche.
Al variare della velocità del volano RPM e per diverse posizioni del freno magnetico d , è possibile associare a ciascun valore di induzione magnetica misurata Βΐη^^ ΚΡΜ,d), un valore di coppia frenante C, misurato tramite banco dinamometrico.
Viene creata in questo modo una tabella di associazione dati o look-up table che costituisce la relazione analitica tra le grandezze in esame (coppia, velocità, induzione magnetica), fissati gli altri elementi:
• forza di magnetizzazione del freno magnetico di riferimento MQ,
• temperatura ambientale nominale TQ,
• posizione nominale XQ di detto primo sensore magnetico 1,
• ambiente di riferimento So
RPMXRPM2RPMg
do fetcj (sf.cj fetcj
di fetcu) fe'.cj (e",cj
dz teic2J) (e'.cu) (e",cj
dnfetcj (ef.cj
Tabella 1
Come mostrato nella precedente Tabella 1 che è un esempio di look-up table, al variare della velocità di rotazione del volano RPM e della posizione del freno magnetico d, è possibile associare una coppia di induzione magnetica B cui corrisponde un valore di coppia frenante C.
Detta look-up table viene memorizzata in un opportuno supporto di memoria di cui è dotata detta unità logica di controllo 5.
In fase di associazione, conoscendo le velocità di rotazione del volano RPM rilevate da detto sensore di velocità angolare 4, e leggendo un valore di campo magnetico B, è possibile conoscere la coppia frenante C associata.
La look-up table può quindi essere definita su un sensore magnetico 1 campione installato su una macchina ginnica campione in condizioni controllate nominali di riferimento, in una fase di calibrazione.
Per altri sensori magnetici installati su macchine ginniche dello stesso tipo, lo scostamento di uno o più di questi parametri dalle condizioni nominali, per esempio durante la realizzazione della macchina ginnica e/o durante il ciclo normale di funzionamento, porta alla necessità di applicare una correzione al valore di campo magnetico rilevato B, affinché possa essere confrontato con la look-up table.
Il modello di correzione di misura è il seguente: (3)B‘ (T-TQ)u+Baff+Tr[x~x} {aB<d>+Bf)
dove
IM è il fattore di correzione in temperatura che tiene conto della temperatura di funzionamento Γ, rispetto a quella nominale del modello TQ, con <x che rappresenta il fattore di depotenziamento o de-rating in temperatura del sensore di temperatura 3 ed u rappresenta il versore unitario del sistema di riferimento;
Boffè il fattore di correzione ambientale che tiene conto della eventuale presenza di disturbi magnetici nell'ambiente, esterni al sistema di misura;
Ti\x—x0] detto anche valore di offset di posizione, è la matrice di trasformazione lineare che tiene conto di un possibile spostamento e/o rotazione di detto primo sensore magnetico 1, secondo assi di rilevazione, rispetto alla posizione nominale x0;
B Éf è il valore di induzione magnetica risultante in condizioni nominali, dato dalla risultante
vettoriale di due componenti: campo statico in posizione d, è un fattore di correzione associato alla differenza strutturale delle forcelle portamagnete e quindi tiene conto delle differenze strutturali meccaniche tra macchine ginniche diverse nelle quali si hanno valori di magnetizzazione permanente differenti che si determinano in fase di calibrazione; B? campo indotto dalla rotazione del volano che genera la coppia frenante, quando il freno magnetico si trova in posizione d;
d detto anche offset magnetico statico, è il fattore di attenuazione del campo statico dovuto ad una diversa magnetizzazione M, come descritto in precedenza.
La stima dei parametri del modello di correzione di misura secondo l'equazione (3) avviene nel seguente modo (si fa riferimento nel seguito in particolare alla figura 3).
Preliminarmente viene misurata la temperatura T tramite detto sensore di temperatura 3.
Il fattore di de-rating a è tipico del sensore magnetico 1 utilizzato secondo dati del datasheet.
Successivamente si misura il valore di offset esterno Boffrelativo al campo magnetico ambientale mediante detto secondo sensore magnetico 2.
In condizioni nominali BoS —0, all'aumentare del
campo ambientale, Boffaumenta di pari ampiezza.
Successivamente si stima il valore di offset di posizione in fase di collaudo della macchina ginnica, attraverso due misure a velocità diverse:
(4) ^Es-iol (3⁄4t(v.)-3⁄4 (vj)-fe'(v.M '(vjr
[«■(nM'Mf
dove :
ΰ1(ν„) è il campo magnetico indotto misurato in fase di a velocità vH, con il freno magnetico in posizione d; B?(vn) è il campo indotto nominale a velocità vB, con il freno magnetico in posizione d, secondo la look-up table.
In condizioni nominali, la matrice di trasformazione coincide con la matrice identità, 7V[..]= I.
Successivamente si stima il valore di offset magnetico statico d in fase di collaudo della macchina ginnica, attraverso misura con volano fermo.
In questo caso il campo indotto è zero e si ricava:
Hi ' - x„ ] ■ ' B‘ J<■>(3⁄4, - o(T - T„ )u - 3⁄4, )
<(>5<) a=>- Γ7 -<~>
in condizioni nominali,<Q>= 1.
Successivamente si applicano le correzioni e si effettua un confronto con la look-up table.
I parametri stimati secondo le formule (4) e (5) in fase di collaudo della macchina ginnica, vengono memorizzati in un opportuno supporto di memoria di cui è dotata detta unità logica di controllo 5.
Detti parametri stimati secondo le formule (4) e (5) vengono utilizzati per correggere la misurazione del campo magnetico indotto sul volano rilevato durante il funzionamento normale della macchina ginnica, in modo da calcolare un valore effettivo di campo magnetico indotto sul volano mediante la formula: (6) B?=Tr<~l>fe a(T T0k -Boff)-aB*
Il funzionamento del sistema frenante S sopra descritto si svolge nel modo seguente.
Quando detto sistema frenante S viene installato su una macchina ginnica, in particolare su una spinning bike, inizialmente si effettua l'accensione di detto sistema frenante S.
Successivamente, detto sensore di temperatura 1 effettua la misurazione della temperatura T del volano.
Detta unità logica di controllo 5 esegue il calcolo del fattore di correzione in temperatura o{T-TQ)u
Successivamente, detto secondo sensore magnetico 2 effettua la misura del valore dell'induzione magnetica di offset Boff .
Successivamente detta unità logica di controllo 5
effettua la lettura dei dati di calibrazione T e a ,<r>
calcola il campo indotto B? secondo la formula (6), detto sensore di velocità angolare 4 effettua la rilevazione della velocità RPM, detta unità logica di controllo 5 effettua un confronto con la look-up table in memoria {Bì<d>,RPM) in modo da determinare il valore della coppia frenante che sta agendo in quel momento sul volano , in base ai dati di velocità RPM e campo magnetico indotto effettivo sul volano infine, detta unità logica di controllo 5 calcola la potenza della macchina ginnica associata alla forza magnetica frenante effettiva secondo la seguente formula:
(7) p =<Co>PP<ia ' 2π ' RPM>[w]
60
Successivamente si ripete il ciclo di acquisizione delle misurazioni dalla fase di misurazione della temperatura Γ.
Come è evidente dalla descrizione sopra riportata, il sistema ed il metodo oggetto della presente invenzione consente di misurare univocamente ed universalmente la forza frenante di un freno magnetico applicato ad un volano di una macchina ginnica.
La presente invenzione è stata descritta a titolo illustrativo, ma non limitativo, secondo le sue forme preferite di realizzazione, ma è da intendersi che variazioni e/o modifiche potranno essere apportate dagli esperti del ramo senza per questo uscire dal relativo ambito di protezione, come definito dalle rivendicazioni allegate.
Claims (10)
- RIVENDICAZIONI 1. Sistema frenante (S), installabile su macchine ginniche passive, del tipo aventi un organo in rotazione come un volano e simili, sul quale sono disposti organi frenanti magnetici atti a generare una forza frenante magnetica su detto volano, comprendente un primo sensore magnetico (1), disposto in prossimità di detti organi frenanti magnetici tale da rilevare l'intensità del campo magnetico indotto da detti organi frenanti su detto volano, un sensore di velocità angolare (4), per misurare la velocità di rotazione di detto volano, caratterizzato dal fatto di comprendere un secondo sensore magnetico (2), disposto ad una predeterminata distanza, preferibilmente compresa tra 5 e 15 cm, da detto primo sensore magnetico (1), per misurare il campo magnetico indotto su detto volano come condizionato dalla struttura di detta macchina ginnica; dal fatto di comprendere un sensore di temperatura (3) disposto in corrispondenza di detto primo sensore magnetico (1), per rilevare la temperatura di detto volano; e dal fatto di comprendere una unità logica di controllo (5), operativamente collegata a detti primo (1) e secondo (2) sensore magnetico, a detto sensore di temperatura (3) e a detto sensore di velocità angolare (4), nella quale sono memorizzati valori nominali di calibrazione, detta unità logica di controllo (5) essendo atta ad acquisire ed elaborare i segnali elettrici provenienti da detto primo sensore magnetico (1), da detto secondo sensore magnetico (2) e da detto sensore di temperatura (3), per il calcolo della forza frenante magnetica effettiva generata da detti organi magnetici su detto volano durante il funzionamento di detta macchina ginnica, effettuando una correzione di detto calcolo a seguito di un confronto dei dati acquisiti da detti sensori con detti valori nominali di calibrazione memorizzati.
- 2. Sistema frenante (S) secondo la rivendicazione precedente caratterizzata dal fatto che detti primo (1) e secondo (2) sensore magnetico sono del tipo ad effetto Hall,
- 3. Sistema frenante (S) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto di essere realizzato su un circuito stampato avente una forma che si estende sostanzialmente longitudinalmente, in modo che detti primo (1) e secondo (2) sensore magnetico siano disposti alle estremità opposte di detto circuito stampato a detta predeterminata distanza.
- 4. Metodo di funzionamento di un sistema frenante installabile su macchine ginniche passive del tipo aventi un organo in rotazione, come un volano e simili, sul quale sono disposti degli organi frenanti magnetici, atti a generare una forza frenante magnetica su detto volano, comprendente le seguenti fasi di funzionamento : fornire una misura dell'intensità del campo magnetico indotto da detti organi frenanti su detto volano, fornire una misura della velocità di rotazione di detto volano, fornire una misura dell'intensità del campo magnetico indotto su detto volano come condizionato dalla struttura di detta macchina ginnica, fornire una misura della temperatura di lavoro di detto volano durante il funzionamento di detta macchina ginnica, fornire una unità logica di controllo (5), comprendente un supporto di memoria in cui sono memorizzati valori nominali di calibrazione, atta ad acquisire ed elaborare i segnali elettrici provenienti da detti sensori, per il calcolo della forza frenante magnetica effettiva generata da detti organi magnetici su detto volano durante il funzionamento di detta macchina ginnica, effettuando una correzione di detto calcolo a seguito di un confronto dei dati acquisiti da detti sensori con detti valori nominali di calibrazione memorizzati .
- 5. Metodo secondo la rivendicazione precedente caratterizzato dal fatto che il calcolo di detta forza magnetica effettiva avviene secondo le seguenti fasi: memorizzazione di una look-up table in detto supporto di memoria di detta unità logica di controllo (5) , comprendente valori nominali di calibrazione calcolati in condizioni standard misurati su una macchina ginnica campione quali: dnposizione di un primo sensore magnetico (1) ed RPMn, velocità di rotazione di detto volano; rilevazione della velocità effettiva di rotazione RPM di detto volano di detta macchina ginnica, mediante un sensore di velocità angolare (4); calcolo di un campo magnetico indotto effettivo B<d>sul volano di una macchina ginnica; confronto di detto valore di campo magnetico indotto effettivo B<d>e velocità effettiva di rotazione RPM con i valori nominali di calibrazione contenuti in detta look-up table, da cui si deriva il valore effettivo della forza frenante C che agisce sul volano di detta macchina ginnica.
- 6. Metodo secondo la rivendicazione precedente, caratterizzato dal fatto che il calcolo di detto campo magnetico indotto effettivo B<d>avviene mediante la seguente formula: Bf^Tr^(Bm<d>is-a{T-Ta)u-Bj -<aè>t in cui Tr è una matrice di trasformazione che tiene conto dell'offset di posizione di detto sensore magnetico (1); B<d>isè il campo magnetico indotto misurato in detta fase di collaudo ad una determinata velocità, in cui il freno magnetico è in posizione d; dr- TQ)U è il fattore di correzione in temperatura che tiene conto della temperatura di funzionamento T, rispetto a quella nominale del modello TQfin cui a è il fattore di depotenziamento o de-rating in temperatura di detto sensore di temperatura (3) ed u è il versore unitario del sistema di riferimento; Boffè il valore di offset dell'induzione magnetica misurato da detto secondo sensore magnetico (2); £3⁄4 è il campo magnetico statico che tiene conto della struttura meccanica propria di una macchina ginnica; & è un fattore di attenuazione di detto campo magnetico statico .
- 7. Metodo secondo la rivendicazione precedente, caratterizzato dal fatto che detto valore Tr è calcolato mediante la seguente formula che è una stima effettuata in fase di collaudo della macchina ginnica, attraverso due misure a velocità diverse di rotazione del volano, v, e v2: T<x i(alt )-3⁄4„(%))<■>(3⁄4!,M idi ||B/ (V, )- B; (V2|<!>
- 8. Metodo secondo la rivendicazione precedente, caratterizzata dal fatto che detto valore si calcola mediante la seguente formula; Bm<d>=<a>(<T>-<T>oh+B^ Tr\x-x\ (aB:· 8,')
- 9. Metodo secondo la rivendicazione precedente, aAcaratterizzato dal fatto che detto fattore calcolato mediante la seguente formula: Μ*-,£>]· Β,')Γ<■>fe -flfr-rjji -flj
- 10. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 6-9, caratterizzata dal fatto di calcolare la potenza erogata da detta macchina ginnica mediante la formula _ C<■>2π<■>RPM <~>60 in cui C è la coppia frenante esercitata da detta macchina ginnica il cui valore si ricava da detta lookup table a seguito della misurazione della velocità di rotazione del volano RPM e del calcolo di detto campo magnetico indotto effettivo.
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