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In AUFWIND 4/2007
wurde der "UniLog" von SM-Modellbau vorgestellt und bereits
getestet. In der Zwischenzeit war Stephan Merz nicht untätig und
hat neue, hochinteressante Sensoren auf den Weg gebracht. Der "UniLog"
deckt nun noch mehr Einsatzbereiche ab und die Ergebnisauswertung wurde
durch die behutsame Weiterentwicklung der bestehenden Software deutlich
verbessert, gestaltet sich auch noch komfortabler.
Speedsensor
Seit einiger Zeit ist ein Sensor zur Ermittlung der Fluggeschwindigkeit
verfügbar. Damit ist es nun möglich, ein weiteres Mysterium,
über das auf den Modellflugplätzen viel orakelt wird, zu lüften.
Nachdem das Geheimnis um die Höhe unseres Modells schon gelüftet
wurde, können nun auch Geschwindigkeiten bis 450 km/h im Flug gemessen
und aufgenommen werden. Der Sensor arbeitet nach dem Staudruck-Prinzip
und nimmt den Luftdruck, der durch die Fluggeschwindigkeit verursacht
wird und den Umgebungsluftdruck auf. Die Differenz der beiden ist der
Staudruck, aus dem unmittelbar auf die Fluggeschwindigkeit, geschlossen
werden kann. Dabei wächst der Staudruck mit dem Quadrat der Geschwindigkeit,
was bedeutet, dass eine doppelte Geschwindigkeit einen vierfachen Staudruck
zur Folge hat.
Der Sensor besteht aus zwei Teilen: dem Staudruckrohr und dem Differenzdrucksensor.
Das Staudruckrohr ist als Prandtl-Rohr ausgeführt und wird durch
zwei Schläuche mit dem Sensor verbunden. Hierzu liegen zwei dünne
Silikonschläuche mit etwa einem Meter Länge bei, die je nach
Bedarf gekürzt werden können. Der Sensor wird über ein
Kabel mit dem "UniLog" verbunden und muss auf Kanal A1 eingesteckt
werden. Er bietet die Möglichkeit, über eine Lötbrücke
zwei Geschwindigkeitsbereiche einzustellen. Ausgeliefert wird der Sensor
ohne gesetzte Lötbrücke und ist für Geschwindigkeiten
bis 250 km/h konfiguriert; mit gesetzter Lötbrücke kann er
auf 450 km/h erweitert werden. Das Funktionsprinzip setzt voraus, dass
das Prandtl-Rohr an exponierter Stelle am Modell befestigt wird. Grundvoraussetzung
ist, dass das Staudruckrohr dem ungestörten Luftstrom direkt ausgesetzt
wird. Jede Störung der Luftströmung, wie sie durch Tragflächen
oder Rümpfe verursacht wird, ist auszuschließen, beziehungsweise
zu minimieren. Für eine exakte Messung der Fluggeschwindigkeit
ist der Einbauort des Staudruckrohrs von entscheidender Bedeutung. Die
Bedienungsanleitung weist auf diese Besonderheit hin und gibt Tipps,
wie und wo das Staudruckrohr am besten positioniert wird. So soll es
möglichst exakt in Flugrichtung ausgerichtet werden und darf dabei
nicht im Propellerstrahl liegen. Weiterhin soll die Spitze des Staudruckrohrs
mindestens 40 mm vor der Tragfläche oder dem Rumpf positioniert
werden, um eine Beeinträchtigung durch diese auszuschließen.
Geeignete Einbauorte sind folglich die Rumpfspitze bei Seglern, Jets
und Modellen mit Druckantrieben. Bei Modellen mit Antrieben die vorne
verbaut sind, ist es die Tragfläche. Die Montage muss dabei so
erfolgen, dass das Staudruckrohr zuverlässig befestigt ist und
im Luftstrom nicht anfangen zu schwingen kann. Der Sensor kann dabei
im Rumpf, in der Nähe des "UniLogs" untergebracht werden.
Ich habe den Speedsensor in einen "Projeti" eingebaut, wo
er mir half, die optimale Luftschraubenanpassung zu finden. Das Staudruckrohr
wurde in der Rumpfspitze befestigt, sodass es eine freie Länge
von 45 mm hat. Der Drucksensor wurde im Rumpf platziert. Vor dem ersten
Start müssen nun noch der "UniLog", das "UniDisplay"
und die Excel-Auswertungssoftware aktualisiert werden. Nachdem die Einstellungen
für den Ausgang A1 vorgenommen wurden, kann es auch schon losgehen.
Beim Einschalten ist darauf zu achten, dass das Staudruckrohr vor Wind
geschützt wird, denn zu Beginn findet eine Kalibrierung statt.
In der Praxis hat es sich bewährt, nicht unmittelbar nach dem Einschalten
den "UniLog" zu starten, sondern noch etwa eine Minute zu
warten. So kann ein leichtes Wegdriften des Sensors während des
Betriebs reduziert, beziehungsweise ganz vermieden werden. Mögliche
Ursachen für den Drift können ein Temperaturanstieg im Modell
und somit des Sensors sein, oder ein zu schnelles Starten des "UniLogs",
während sich der Sensor noch in der Kalibrierphase befindet. Durch
das Messprinzip des Speedsensors nimmt die Genauigkeit der Messung mit
der Geschwindigkeit zu. Eine gelegentlich aufgetretene Drift von maximal
20 km/h hat laut Hersteller auf die gemessene Höchstgeschwindigkeit
einen Einfluss von weniger als 0,5 Prozent. Im Falle des "Projeti"
wäre dies eine Abweichung von nur 1 km/h; ist also vernachlässigbar.
Im Diagramm 1 wurden Geschwindigkeit und Höhe aufgezeichnet. Gestartet
wurde die Aufzeichnung in der windgeschützten Hütte. Punkt
1 und 2 zeigen den Windeinfluss beim Tragen des Modells zum Start, beziehungsweise
nach der Landung zur Hütte. Im Flugverlauf wurde ein abwechslungsreiches
Programm geflogen. Im Punkt 3 wurde das Modell aus großer Höhe
mit Vollgas senkrecht nach unten gedrückt. Die maximal erreichbare
Geschwindigkeit des "Projeti" betrug im Abschwung zwischen
195 und 205 km/h. Aussagekräftiger ist Punkt 4: Es wurde versucht,
große und gleichmäßige Platzrunden mit Vollgas, möglichst
auf konstanter Höhe zu fliegen. Die erreichbare mittlere Geschwindigkeit
lag dabei immer bei 155 bis 160 km/h. Im Diagramm 2 ist zu sehen, dass
für die Geschwindigkeit von rund 155 km/h eine Leistung von 320
W aufgebracht werden muss. Ein Absinken der Leistung auf etwa 300 W
(Spannungsrückgang) reduziert die Geschwindigkeit auf ca. 150 km/h.
Brushless-Drehzahlsensor
Für den "UniLog" gibt es auch einen optischen und magnetischen
Drehzahlsensor. Um die Drehzahl eines Elektroantriebs bisher zu messen,
bedurfte es schon etwas Bastelarbeit und Improvisationsgeschick. Der
optische Sensor konnte meist nicht benutzt werden und für den magnetischen
Sensor musste das Modell schon etwas modifiziert werden. Das geht jetzt
wesentlich einfacher: Der neue BL-Drehzahlsensor benötigt lediglich
einen Abgriff auf eine der drei Motorzuleitungen. Hierzu habe ich mir
einen Adapter mit Stecker und Buchse gelötet, der zwischen Motor
und Regler gesteckt wird. Dieser Adapter wird über ein dünnes
0,5-qmm-Silikonkabel mit dem Sensor verbunden. Der Sensor wird wie die
anderen Drehzahlsensoren auch, an den "UniLog"-RPM-Eingang
angeschlossen.
Fakten
"UniLog"
Datenlogger für den Modellbau
Verfügbare Sensoren:
- Geschwindigkeitssensor
- Strom- und Spannungssensor
(20, 40, 80, 150, 400A)
- BL-Drehzahlsensor
- Optischer Drehzahlsensor
- Magnetischer Drehzahlsensor
- Temperatursensor
Bezug bei SM-Modellbau,
Tel. 0881/9270050,
www.sm-modellbau.de
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Der neue BL-Drehzahlsensor benötigt lediglich einen Abgriff
auf eine der drei Motorzuleitungen
Um auch BEC-Anwendungen zu unterstützen, wurde das Servoimpulskabel
von Uniservostecker zu Uniservobuchse überbrückt
Auch hier müssen
vor dem ersten Start die aktuellsten Softwareversionen aufgespielt
werden, die den Sensor unterstützen. In den Einstellungen muss
nun die Anzahl der Motorpole des verwendeten Motors eingestellt
werden. Zusätzlich kann noch die Getriebeuntersetzung, beziehungsweise
das Untersetzungsverhältnis beim Heli berücksichtigt werden.
Das war auch schon alles. Der BL-Drehzahlsensor nimmt direkt am
Motor die Drehzahl auf und lässt sich schnell und einfach in
ein anderes Modell versetzen. In meinen Augen eignet er sich hervorragend
für nahezu alle auftretenden Anwendungsfälle der Drehzahlmessung
von Brush- less-Elektromotoren im Modellbau. Dem Diagramm 3 kann
man entnehmen, dass für die Geschwindigkeit von rund 155 km/h
der APC-Prop 5x5” mit etwa 25.200 U/min drehen musste.
Stromsensor
In AUFWIND 4/2007 wurde bereits über die Stromsensoren berichtet.
Zum damaligen Zeitpunkt waren Sensoren mit 40, 80 und 150 A verfügbar.
Hinzugekommen ist ein 400-A-Sensor bis 60 V, der auch die Hochstromfraktion
zufrieden stellen sollte. Ebenfalls neu ist ein Empfängerstromsensor
mit bis zu 20 A Strombelastbarkeit und maximal 10 V Spannung. Der
Sensor ist gerade mal so groß wie ein Fingernagel vom kleinen
Finger und hat selbst in engen F3B-Rümpfen Platz. Am Sensor
finden hochflexible 0,5-qmm-Silikonkabel Verwendung, die mit Graupner/Futaba-Unisteckern
konfektioniert sind. Da ich in vielen Modellen am Empfängerakku,
beziehungsweise der Empfängerstromversorgung auf die grünen
MPX-Stecker setze, habe ich mir diese Stecker direkt angelötet
und Adapter für Uni-Stecker angefertigt. So kann ich bei den
meisten Einsatzfällen auf die sehr kontaktsicheren und strombelastbaren
MPX-Stecker zurückgreifen und bei Bedarf die Uni-Adapter dranhängen.
Umgekehrt hätte ich immer das schwächere Glied (die Uni-Stecker)
in der Kette und das möchte ich vermeiden. Um auch BEC-Anwendungen
zu unterstützen, wurde das Servoimpulskabel von Uni-Servostecker
zu Uni-Servobuchse überbrückt. Den Empfängerstromsensor
habe ich mit den Adaptern zwischen dem BEC-Regler und dem Empfänger
im Projeti mitfliegen lassen. Das Ergebnis in Diagramm 4 überrascht
nicht und zeigt ordentliche Werte. Im markierten Punkt 1 wurde am
Boden mit dem Knüppel gerührt und bei Punkt 2 hatte ich
erhebliche Störungen, die letztendlich zum Absturz des Modells
führten. Nicht weiter schlimm, alles reparabel, wenngleich
das Staudruckrohr an exponierter Stelle liegend, sich tief im Boden
vergrub.
Software/Updates
Mit dem Erscheinen von neuen Sensoren werden in der Regel auch neue
Softwareversionen auf der Homepage von SM-Modellbau veröffentlicht.
Es lohnt sich, gelegentlich auf der Homepage vorbei-zuschauen und
nach neuen Versionen Ausschau zu halten. Nicht nur die Unterstützung
für neue Sensoren wird im Update angeboten, sondern es fließen
ständig Verbesserungen in die Software mit ein. So wurde bei
der letzten Softwareaktualisierung auch Anpassungen für Excel
2007 vorgenommen. Grundsätzlich sollte man alle drei Dateien
(UniLog-Software, UniDisplay-Software und die Excel Auswertesoftware)
auf den PC herunterladen und in einem Ordner seiner Wahl speichern.
Das Update ist denkbar einfach und selbsterklärend. Die beiden
Dateien für den UniLog und das UniDisplay sind EXE-Dateien
und sind selbstausführend. Ein Doppelklick auf die jeweilige
Datei und am PC wird schrittweise die Vorgehensweise erklärt.
Wer sich hier exakt an die Vorgaben hält, wird das Update ohne
Probleme durchführen können. Nachdem auf den Geräten
die neueste Software aufgespielt wurde, wird die Excel-Datei, die
als ZIP-Archiv verfügbar ist auf dem PC entpackt und steht
nun zur Auswertung bereit. In der Excel-Datei gibt es ein Tabellenblatt
"Versionshistorie" das die einzelnen Versionen aufführt
und jeweils Auskunft darüber gibt, welche neuen Funktionen
hinzugekommen sind. Das Update aller Dateien benötigt keine
fünf Minuten Zeit und belohnt mit einem erweiterten und verbesserten
Funktionsumfang.
Der "UniLog" präsentiert sich ein weiteres Mal als
erweiterbarer Datenlogger für alle erdenklichen Sensoren. Die
hervorragende Unterstützung und Einbindung in die schon vorhandene
Software klappt gut und ist einfach durchzuführen. Mit dem
Speedsensor ist es nun möglich, die Geschwindigkeit des Modells
zu erfassen und zu optimieren. Der BL-Drehzahlsensor ermöglicht
die einfache Ermittlung der Motordrehzahl und über Eingabe
des Untersetzungs- verhältnisses auch die Drehzahl der Luftschraube.
Die Erweiterung der Stromsensoren nach oben (400 A), wie auch nach
unten (Empfängerstromsensor) bietet für jeden Anwendungsfall
den geeigneten Sensor. Der UniLog beweist einmal mehr, dass er die
eierlegende Wollmilchsau unter den Datenloggern ist.
Tobias
Schweinfurth
Fotos: Tobias Schweinfurth, Cedric Lemle
Der "Projeti" bekam das Staudruckrohr in die Rumpfnase
gesetzt.
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