Да, захотелось мне колесного стенда. Ведь самая главная деталь велосипеда – колесо. Насколько хорошим будет колесо настолько хорошей будет и езда. Многие скажут: 

* "Зачем морочить голову со всякими стендами если эти самые колеса приходится делать от случая к случаю?".  

* "Да я на вилке уже переделал кучу колес (с чем Вас и поздравляю!) и все работают отлично!"

Я тоже так думал и даже частично согласен с этим и сейчас, но….

Сейчас когда я являюсь счастливым обладателем стенда для настройки велосипедных колес я понял одну простую истину – проще, легче и быстрее получить хороший результат. Если знаешь технологию.  А вот здесь маленькая задержка. Все материалы которые я прочитал на эту тему добавляют кучу вопросов еще большую чем до того. 

Попытки взять колесо "в лоб" представляют собой мучительный поиск вариантов и все это похоже на блуждание в лабиринте. Хорошим стимулом явились друзья, которые прознав о том, что я знаю порядок расположения спиц в колесе, вдруг обнаружили, что и у них валяются кривые колеса,  ну и завалили просьбами. Но, знать порядок мало, надо настроить колесо, ведь знание списка продуктов не гарантирует вкусного борща. 

Итак прочитав статьи умных людей, я созрел для постройки стенда. С чего начать? 

 

     Изумленно посмотрев на фирменные, прочитав в сети о самодельных, я не стал особо заморачиваться, и как и все, решил пойти своим путем. Сначала, подумал я,  нужно определить техническое задание как рамки или вехи на которые буду ориентироваться.

 

Вот оно - Техническое задание:

1. Стенд должен быть изготовлен из материалов которые годами лежат в кладовке "на всякий случай" и не содержать каких либо дефицитных.

2. Стенд должен как джин появляться и исчезать а не торчать в квартире как памятник и требовать выделения жилплощади.

3. Он должен содержать в себе все нужное для полной и окончательной настройки колеса. Никаких других приспособлений не должно быть.

Вот три кита на которые я хочу поставить колесный стенд.

 

Реализация.

У меня есть такой симпатичный чемоданчик, сделанный из ценных пород дерева. В нем я храню инструменты. Это корпус древнего КИПовского прибора. Его я и решил взять за основу. Когда он был еще прибором у него была передняя панель со всякими лампочками кнопочками и тд.  В чемоданчике внутри по углам закреплены металлические уголочки к которым и привинчивалась передняя панель.

Рис. 1

 

Теперь к этим уголочкам я привинтил основание своего стенда, которое представляет из себя два перфорированных гнутых профиля а попросту - уголка. Эта перфорация – чудесное изобретение неизвестного гения, который и не догадывался какой подарок он мне преподнес. Перфорация (продолговатые отверстия) позволяет плавно и главное беспрерывно двигать закрепляемые на ней детали. То есть я могу установить любое расстояние между ними а значит закрепить колесо с любой шириной втулки. Для крепления колеса используются два отрезка дюралевого уголка прикрученные к перфорации. Для придания жесткости конструкции, между уголками основания вставлены два отрезка дюралевой трубки от бывшего торшера внутри которых пропущены стяжные шпильки. 10 кг инструментов в чемоданчике является отличной основой. При этом конструкция получилась жесткой и устойчивой.  

Рис. 2

 

В разобранном виде это выглядит так:

Рис. 3

 

и незаметно исчезает на дне чемоданчика.

 

Эксплуатация.

Эксплуатация начинается с извлечения частей и сборки стенда. Предварительно, просунув штангенциркуль между спицами, измеряем ширину втулки для определения в какие отверстия перфорации крепить перья. Сначала привинчиваем правое перо вставляем распорку и вдеваем шпильку. С помощью угольника, лежащего тут же в чемоданчике проверяем перпендикулярность пера. Это важно, так как в последствии позволит стенду прикинуться зонтомером и быть эталоном для колеса. Далее закрепляем одной стороной колесо если это на гайках. Если на эксцентриках то приставив к колесу левое перо зажимаем эксцентрик и собираем распорку левого пера. Проверяем перпендикулярность и расстояние между перьями вверху и внизу перьев. Если все ровно то окончательно ключиком затягиваем шпильки внутри распорных трубок. При изготовлении перьев необходимо побеспокоится об их идентичности. Отверстия для оси и отверстия для крепления должны строго совпадать иначе ничего не выйдет. Закрепленные перья должны представлять собой прямоугольник одна сторона которого – ось колеса. В слесарном деле первое - это правильная разметка.

Рис. 4

 

И так стенд собран, колесо установлено. Что дальше?

Умные люди говорят, что первым делом нужно избавляться от яйца и эксцентриситета. Для первого опыта я взял совершенно новенький обод не имеющий ни каких изъянов. На стенде он ковылял и скакал. Это говорит о том, что спицы стоят криво. А я старался закручивать ниппеля на одинаковое количество оборотов в надежде, что все будет ровно.  Значит это ложный путь.  И еще для работы нужно как то измерять насколько обод отклоняется от нужной траектории движения. Какие то  маркеры в пространстве от которых производить отсчет. В общем опять слесарное дело…

 

    И тут внезапно из под компьютерного стола выскочила и навалилась на меня толстая, жирная Лень. "Прикрути на стенд видеокамеру от компа, выведи изображение на экран, нарисуй там линии и разметку как у снайперской винтовки и не надо будет тебе ни пилить ни сверлить ни точно все размечать. А выключил комп и все исчезло и не надо его складывать-раскладывать и бдить дабы оно не затерялось" - жарко шептала она мне в ухо.  Наверное она права (а она всегда права) подумал я и сдался. Да и всякие дополнительные железочки противоречат концепции контрацепции. Не было в техзадании кучи деталей.

Попробовал, получилось на удивление хорошо. Обод 622Х23 выглядит на экране как от трактора "Беларусь", малейшее смещение сразу заметно как будто в лупу смотришь. Полюбуйтесь на это:

Рис. 5

 

Для масштаба я приставил к ободу рулетку. Обод занимает треть монитора а ширина монитора 0,5 метра.

Камеру также можно закрепить сбоку для регулировки яйца благо перфорация позволяет:

Рис. 6

Правда вечный оппонент и противник Лени  - Роботун, уже жужжит на ухо: "Поставь камеру сбоку а в торец обода зеркальце чтобы видно было одновременно и в фас и в профиль". Но, это опять слесарные работы!

Может две камеры поставить?

 

    Регулировка колеса на удивление произошла очень быстро, обод вращался и в то же время как будто стоял на месте. "Он идеален" - изрек друг который как раз в это время меня посетил. В такие моменты поддержка друга многого стоит. У меня например – выросли крылья!

 

Рис. 8

 

Хочу прояснить некоторые моменты, которые ранее были опущены а сейчас вызывают ненужные вопросы.

Пока ниппеля закручены от руки выправляю эксцентриситет. Это не яйцо а положение втулки не в центре обода. Делается это без спицевого ключа, просто руками. Далее если есть яйцо или другие впадины или выступы обода регулирую уже ключом проверяя эксцентриситет.

С помощью штангенциркуля устанавливаю нужный нам зонт:

 

Рис. 9

 

Это нужно делать проверяя в четырех противоположных местах обода. При этом регулируем виляние. Виляния бывает два: "восмерка" и косо расположеная ось относительно плоскости вращения. Для этого устанавливаем камеру в торец обода. 

Установка камеры производится при запущенной программе. Две зеленых вертикальных линии при запуске располагаются точно в центре изображения, оно предварительно вычисляется применительно к размерам монитора, которые компу известны.

Выставляем против видеокамеры отверстие для соска камеры колеса. Через отверстие видна втулка а дальше противоположная часть обода. На снимке это расплывчатая вертикальная черная полоска в отверстии. Это видно на Рис. 5.

Камеру нужно расположить так, чтобы противоположная часть обода была видна по центру отверстия а зеленые линии которые в тот момент слились в одну, проходили по диаметру отверстия и по изображению противоположной стороны обода. 

Это гарантирует нахождение камеры точно в плоскости вращения колеса. Затем зеленые линии передвигаем мышкой к краям обода и вращая обод регулируем его положение. Все, больше секретов нет.  

 

Натяжение спиц.

    Но, немаловажное значение имеет натяжение спиц колеса. О натяжении спиц написаны целые труды. Задумался об этом и я. Говорят, можно купить специальный приборчик который показывает натяжение. Полез в сеть, спросил у Гугла: "Где?!".

В Караганде – ответил гугл.

 

Выросшие крылья отвалились… 

 

Ладно, мы пойдем своим путем. 

1. Купить электронные весы, раскурочить и сделать копию гугломпредложеного. Стоимость от 300 грн. Вероятность успеха – 50%.

 

2. Можно использовать оптику. Сложить длинный луч раз двадцать как складной метр с помощью двух зеркал, и малейшее отклонение застовит скакать его по шкале. Тот же часовой механизм из света.

 

3. Если две таблетки активированного угля сжимать то электрическое сопротивление контакта меняется. Это можно измерить тестером и по таблице узнать усилие сжатия. Такая схема применялась в швейных машинках для регулировки оборотов двигателя, это точно работает. Можно не тестером а компом обработать, все равно он уже идет в комплекте. Тогда и таблиц никаких не надо – сразу натяжение в килограммах. 

 

4. А еще, говорят, можно настроить по звуку издаваемому спицей.

 

Об этом упоминал и Шелдон Браун и Джон Аллен. Я даже его статью об этом прочитал, на ломаном гуглом английском.

Интересно очень.

 

Пишет что, если вы музыкант то это вполне приемлемый способ. 

 

Отыскал я свой камертон и давай дергать за спицы и дудеть. Камертон как губная гармоника сделан в виде эдакого свистка, только нота одна – ЛЯ первой октавы. Представили картину? Хорошо никто этого не видел, а то и в психушку не долго зашелестеть. Дудел пока не устал. Тогда решил это дело перепоручить компу. Быстренько слепил программулечку которая бы дудела за меня и принялся терроризировать соседей. Итоги таковы:

 

1. Спицы звучат плохо и тихо.

2. Звук затухает очень быстро и по биениям определять трудно.

3. Звук содержит много гармонических составляющих (то есть звучит несколько нот одновременно) что сбивает с толку.

 

Нельзя ли наоборот – продемонстрировать компу звук а он пусть решает поставленую задачу?  Он же умный!

Существуют специальные программы для настройки музыкальных инструментов и это мне поможет. Порылся в своих программах и о!…  Удача! Есть! Подключил микрофон и уже настроился на плодотворную работу как тут начал орать попугай.

Точнее всего этот ор напоминает звук сирены полицейского автомобиля. Соседи говорят, что его даже на улице слышно. Ну, я то привык а комп нет, и начал он мне выдавать этот ор в цифровом виде.

Что делать? 

Нужен не микрофон, который улавливает все, а датчик который не реагирует на звуки а реагирует на колебания спицы. Можно было бы отковырять датчик с моей старенькой электрогитары, там внутри длинный магнит и много тоненькой проволоки, но стало жалко.

Рис. 10

 

Все таки память о бурно проведенной молодости. А в молодости мы и сами электрогитары мастерили. И датчики сами делали из высокоомных тефонных капсюлей.

 

    В результате ревизии проведенной в кладовках друзей-радиолюбителей был найден нужный девайс и подключен к компу в микрофонный вход. 

 

Рис. 11

 

Это телефоный капсюль ТА-56м 1600ом снятый с оголовья. К выводам прикручен экранированый кабель и припаян стандартный штеккер подходящий к гнезду звуковой платы компа. Хотя вся система монофоническая но штеккер должен быть стерео. По причине того что, на микрофон со звуковой платы подается напряжение. Если припаять моно штеккер можно устроить короткое замыкание. Поэтому будем держаться от этого подальше. С капсюля отвинчивается верхняя крышечка и снимается стальная мембрана. Все датчик готов. 

Принцип его действия следующий: на магнит, концы которого видны на фото в центре датчика, намотано много тоненькой проволоки. Если возмущать магнитное поле стальным предметом то в проволоке появляется ток. Форма тока точно повторяет форму возмущения и колебания спицы будут создавать переменный ток с частотой колебаний спицы. 

Подносим датчик к спице дергаем за нее и…. Все работает! 

 

Правда эти гитарные тюнеры для настройки не совсем удобны. Не показывают они натяжения спицы а заставляют вычислять вручную. А ведь ленится разрешено только мне, а компу – нет! И работают они какими то крупными шагами, пытаясь настроить спицы на конкретную ноту. Придется опять идти своим путем.  

 

Теория.

      Лютьеры (мастера изготавливающие музыкальные инструменты) уже давно все

вычислили и описали:

 

Эта формула описывает соотношение между натяжением, длинной и массой струны (спицы). В результате получаем частоту колебаний (ноту).

Если неизвестно натяжение но, известна частота, то формула соответственно преобразуется и мы получаем наше натяжение.

Значит нужно заставить комп измерить частоту и вычислить натяжение.

 

     В бесплодных попытках найти описание процесса, изобретения своих костылей и бесчисленных проб и ошибок прошла зима.  Не может Windows ответить на вопрос о времени точно. Многозадачная она, как Семиделиха, крутится в разные стороны, пытается везде успеть. А частота – это количество колебаний в секунду.

     Но музыка ведь играет? От этого и будем отталкиваться. Изучив работу механизма воспроизведения музыки пробую воплотить мечту. 

 

Рис. 12

 

Работает, врет в меру и остались те же недостатки: звук короткий, куча гармоник из за чего цифра пляшет крупными шагами.

 

Новый, камертонный метод измерения.

В процессе работы было сделано интересное наблюдение: при громко включеных колонках спицы начинают "фонить". Вспомните как фонят микрофоны. Это такой истошный вой, вызваный тем, что звук из динамиков возвращается в микрофон, усиливается, снова возвращается уже более сильным и т.д. При этом звук не затухает и он более однороден по составу призвуков (гармонических составляющих). Основной тон в этом случае намного выше призвуков. Этим можно воспользоваться и пустить выходной звук не на колонки а на какой то электромагнит который раскачивал бы спицу и не выл на весь дом.

Роль этого электромагнита может сыграть хорошо знакомый нам капсюль изображенный на Рис. 11. Если на него подавать переменный ток то возле полюсов магнита появится пульсирующее магнитное поле которое и будет раскачивать спицу, частота колебаний которой будет зависеть от ее массы, длинны и натяжения. Для получения максимальной отдачи мощности в спицу необходимо найти капсюль с наименьшим сопротивлением обмотки.  

 

     По кладовкам друзей был найден капсюль ТА-4, 65 ом. На вид он такой же как на рисунке, но катушка у него намотана толстым проводом и его там немного. Включив свою программу которая дудела вместо меня камертоном я поднес свой импровизированый излучатель к спице и она тихонько зазвучала!

Теперь если поднести одновременно к спице датчик и излучатель то эта система должна "зафонить" а я в это время не спеша посмотрю на частоту и натяжение спицы. Цифры не будут прыгать и никто не скажет, что прибор показывает погоду.

 

Итоги таковы:

1. Громкость звука не имеет значения.

2. Звук не затухает никогда.

3. Гармонические составляющие не существенны и не заметны.

4. Автоматическая регулировка уровня записи звуковой платы пытается уменьшить громкость и это очень мешает.

5. Излучатель с импендансом 65 ом плохо раскачивает спицу. Усилитель колонки расчитан на 8 ом и соответственно отдача мощности в 8 раз меньше. Нужен другой излучатель.

6. Все больше кажется, что в этой схеме много лишнего. Например частотомер можно сделать очень маленький и обойтись без компа.

7. Для раскачивания спицы достаточно схемы на одном трнзисторе. Как в этих часах. И тоже без компа.

 

8. Держать датчик и излучатель в руках не совсем удобно, поскольку желательно выдерживать расстояние до спицы постоянным. Иначе звук мгновенно затухает. 

 

Значит нужно все вместить в коробочку и будет независимая система.

Такие системы называются камертонными генераторами. Они давно используются в часах и других устройствах где необходимо получить стабильную частоту колебаний. 

Хорошим примером будут и электронные часы внутри которых колеблется кристалл кварца. А частотомер показывает это как время. 

Тоесть теоретически возможно построить маленький электронный прибор для измерения натяжения спиц.

И тут опять нависли над душой слесарные работы…. 

 

А на улице уже лето и велик понуро стоит в коридоре уже и не верит, что мы когда либо будем кататься. Поэтому буду прекращать свои опыты над неодушевленными предметами. Идей еще всяких много а лета мало.

Но, продолжение последует.