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  • Instrumente mit Funktion

    Funktionierende Instrumente

    für eine Fokker DR1 im Maßstab 1:3

    Fritz Wegener - Bernd Woköck



    Anlass für die Realisierung dieser Instrumente war die Restauration einer Fokker DR1 im Maßstab 1:3 aus einem Glenn Torrance-Bausatz. Diese Bausätze sind tolle Scale-Kunstwerke mit so vielen schönen Details, dass es eine wahre Freude ist. Mit entsprechender Hingabe sollte der Flieger wieder in einen guten und schönen Zustand versetzt werden können.

    Bei unserem traditionellen wöchentlichen Bastelabend wurde das Projekt besprochen. Die Arbeitsaufteilung mit Fritz als „Mechaniker“ und Bernd als „Elektriker“ ergibt sich schon aus unseren Berufen und hatte sich in vorangegangenen Aktionen bewährt.

    Den Anfang macht der Fritz:
    Bei einem so großen Modell ist eine Doppelstromversorgung für die Empfangsanlage obligatorisch. Die beiden Akkus werden mit zwei Dioden voneinander getrennt und über jeweils einen Kippschalter geschaltet, ein einfaches und zuverlässiges System. Nach den Dioden geht’s dann mit zwei separaten Leitungen zum Empfänger. In der Telemetrie des Senders kann man aber nur die höhere der beiden Batteriespannungen (abzüglich der Vorwärtsspannung der jeweiligen Diode) sehen. Man kann also nicht erkennen, ob einer der Akkus einen Defekt hat. Dafür verwende ich normalerweise eine einfache digitale Spannungsanzeige, wie man sie für ein paar Euro im Internet bestellen kann.

    Für ein Flugmodell, dessen Vorbild aus der Zeit zwischen 1917 und 1918 stammt, kommen aber Digitalanzeigen im Armaturenbrett nicht in Frage. Natürlich wurde erstmal gesurft und nach analogen Spannungsanzeigen gesucht. Wie sich aber herausstellte, gibt es solche Teile anscheinend nur noch für AKWs und ähnliche Anwendungsfälle. Also viel zu groß! Daher wurde mit Bernd beratschlagt, was man da machen könnte. Relativ schnell sind wir auf die Idee gekommen, mit einem Schrittmotor den Zeiger „anzutreiben“. Aber die Motoren waren entweder zu klein, zu groß oder hatten einen zu hohen Strombedarf. Die Lösung war ein Schrittmotor mit angebautem Getriebe, wie er für diverse Anzeigen im Auto verwendet wird.




    Da Größe und Preis passten, wurden gleich mehrere Exemplare bestellt. Die Aufgaben wurden folgendermaßen aufgeteilt: Bernd macht sich Gedanken über die Ansteuerung der Motoren und ich bin für die Instrumentengehäuse, Skalen und die Integration ins Modell zuständig. Da ein Panel mit nur zwei Spannungsanzeigen für so ein schönes Model zu langweilig ist, wurde beschlossen, noch einen funktionierenden Drehzahlmesser zu bauen (kann man ja durchaus bei der Einstellung des Vergasers gebrauchen). Das ist im Endeffekt auch nur eine Spannungsanzeige, die eine der Drehzahl proportionale Spannung anzeigt, die ein von Bernd entworfenes Telemetriemodul liefert. Als praktischer Nebeneffekt kann die Motordrehzahl auch am Sender angezeigt werden.

    Da wir seit diesem Jahr einen 3D-Drucker haben, sollten die Gehäuse gedruckt werden. Die Größe der Instrumente wurde mit 30 mm festgelegt. So kann man problemlos was ablesen und vom Maßstab her ist das auch noch vertretbar. Als Erstes wurde eine Modellaufnahme des Schrittmotors gemacht und dieser im CAD nachkonstruiert. Mit diversen Bleistiftskizzen haben wir das Konzept für den Aufbau der Gehäuse erarbeitet. Die Teile sollten ja möglichst gut zu drucken und einfach zu montieren sein. Durch die sorgfältige Vorarbeit war die Umsetzung am CAD schnell gemacht und die ersten Testteile konnten gedruckt werden.




    Damit war es möglich, die Parameter für den Drucker zu optimieren und wir konnten überprüfen, ob Motoren und Gehäuse zusammen passen. Als alles soweit für gut befunden war, wurden Gehäuse für drei Instrumente plus ein Reserveteil gedruckt. Im nächsten Schritt galt es, die Skalen zu entwerfen. Das wurde nach eigenem Geschmack und ohne Vorbild mittels Powerpoint erledigt.




    Es war ja von vorneherein nicht das Ziel, ein absolutes Scale-Cockpit zu bauen, sondern eins, das praktisch ist und auch noch gut aussieht. Nachdem die Skalen fertig waren, konnten sie mit dem Laserdrucker auf 240 g-Karton gedruckt werden. Was noch fehlte, waren die Zeiger. Diese wurden wieder am CAD gezeichnet und aus einer 0,3 mm GfK-Platte gefräst. Wie beim Plastikmodellbau habe ich die Zeiger an zwei dünnen Stegen an der Platte angehängt, um sie noch in der Platte hängend rot zu lackieren. Als Einzelteil sind sie dafür schon zu klein. Die Bohrungen für die Achse wurden nachträglich frei Hand gebohrt, da der Fräser dafür zu ungenau ist.




    In der Zwischenzeit hat Bernd ein Konzept für die Ansteuerung entworfen.

    Nun folgt Bernds Bericht:
    Basis war eine ganz normale Schrittmotoransteuerung auf Arduino-Basis, die in diesem Artikel Arduino Driving a Micro-Stepper-Motor beschrieben wird.
    Damit das alles nicht mit einem Haufen Arduino-Boards inklusive Kabelverhau einhergeht, habe ich das Ganze auf einer zum Motor passenden Platine entworfen und mit einem kompakten ATTiny85-Prozessor realisiert.




    So wird jedes Instrument über ein dreiadriges Servokabel angeschlossen. Da der ATTiny85, wenn er denn mal eingelötet ist, nicht mehr umprogrammiert werden kann, musste ich ihm eine kleine Kalibrierungs-Logik spendieren. Mit Hilfe eines Tasters und einem Poti werden die Werte für Skalenanfang und –ende, sowie die Spannungswerte für die Min- und Max-Position „eingelernt“. Die Software speichert sie dann im EEPROM. So lässt sich das Ganze für fast beliebige Skalengeometrien verwenden (das nächste Projekt kommt bestimmt).

    Den Drehzahlmesser inklusive Jeti-Telemetrie auf Teensy 3.2-Basis gab es schon aus einem früheren Projekt. Zusätzlich zum Telemetrie-Output wird eine zur Drehzahl proportionale Spannung ausgegeben, die vom mittleren der drei Instrumente angezeigt wird. Am Ende konnten wir das obligatorische „Arduino-Schächtelchen“ also doch nicht vermeiden. Über wenige Kabel angeschlossen, lässt es sich aber im geräumigen Rumpf der Fokker unsichtbar unterbringen.




    Die Platinen werden direkt auf die Motorkontakte gelötet. Mit dieser Einheit konnte die endgültige Montage erfolgen. Als Befestigungsschrauben im Panel wurden M1,6 verwendet. Die Instrumentengläser wurden aus 0,5 mm Makrolon hergestellt.




    Zwischendurch wurde das Instrumentenbrett entworfen und aus 2 mm Birkensperrholz gefräst. Nach einem Anstrich mit seidenmattem Klarlack erfolgte die Montage im Rumpf.

    Mittlerweile hat die Fokker bereits ihren zweiten Erstflug hinter sich. Von Anfang an haben die Instrumente einwandfrei funktioniert. Besonderen Spaß macht dabei der Drehzahlmesser. Jetzt rührt sich wenigstens was im Cockpit eines Modellfliegers. Wir konnten auch gleich prüfen, ob der ZG38 seine volle Drehzahl erreicht, bevor es an den Start ging. Ein Sicherheitsgewinn und dazu noch ein echter Eyecatcher!





    Kommentare 1 Kommentar
    1. Avatar von Cracy01
      Cracy01 -
      Beeindruckeender Bericht über ein faszinierendes Projekt. Hatte richtig Spass beim Lesen!

      Gruß Hubert
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