Anstellwinkelsensor

Hallo Jens,

ich vermute, Alois meint den Unterschied zwischen der langsamen Bahnschwingung (Phygoide) und der schnellen Anstellwinkelschwingung (alpha-Schwingung).

Die Phygoide ist hier nicht relevant, es ist ja deren typische Eigenschaft, daß dabei der Anstellwinkel konstant ist.
Die alpha-Schwingung wäre ein Kandidat (meine erste Vermutung, zusammen mit dem Regler), aber inzwischen hast du ja gefunden, daß der Sensor unabhängig vom Modell schwingt; oder -vielleicht besser gesagt (?)- unruhig ist.

(Übrigens, um deine Frage zu beantworten: Bei Nurflügeln kann eine schlecht gedämpfte alpha-Schwingung ohne Weiteres auftreten. Das letzte mir bekannte "mantragende" Beispiel war die SB 13, bei der bei bockigem Wetter für den Pilot unangenehme alpha-Schwingungen auftraten)

Wir sollten uns daher zunächst mal auf den reinen Sensor beschränken. Er ist ein schwingungsfähiges Gebilde, aber außer Trägheitsmoment und Rückstellkraft hat er auch noch eine ("Eigen"-) Dämpfung. Die rührt von davon her, daß sich Anströmgeschwindigkeit und Tangentialgeschwindigkeit der Drehung vektoriell addieren, und der Anströmwinkel der resultierenden Anströmgeschwindigkeit ist immer so, daß die entstehende Kraft der Drehung entgegen wirkt. Eine irgendwie gestaltete zusätzliche Dämpfung erscheint mir unnötig (aber vielleicht habe ich auch einfach bislang Glück gehabt...).

Wenn ich so dein Bild ansehe, dann fällt mit u.a. auf, daß der Sensor im Bereich von Lagerung/Messwertabnahme nicht gerade "aerodynamisch" gestaltet ist. Es könnte imho sein, daß da Einiges an Wirbeln entsteht und die Windfahne einfach in diesem Wirbel-Nachlauf liegt und darauf reagiert. Das würde auch zu deiner Beobachtung passen, daß du unterschiedliche Frequenzen (nicht nur eine einzige) gefunden hast.

An dieser Stelle kurz zu meinem im Bild gezeigten Schiebewinkel-Sensor: Der ist speziell für diesen Zweck gebaut, und das schwarze Kunststoffgehäuse verschwindet beim Einbau prakt. ganz im Rumpf. Im diesem Gehäuse sitzt ein Hallsensor (Allegro A1301, UA-Gehäuse) + ein einfacher Verstärker (in SMD, OpAmp und etwas "Vogelfutter"). In dem Alu-"Rotor" sitzt ein Neodym-Magnetscheibchen Dm 5 x 1 und 1mm Zentralbohrung, diametral magnetisiert. Das Alugehäuse hat (außer Aufnahme des Scheibchens und zur Lagerung) keine weitere Funktion, und es ist nur aus Alu, weil ich das genauer bearbeiten kann als Kunststoff.

Man könnte wahrscheinlich mit dem o.e. Hallsensor + Magnetscheibchen einen netten kleinen und "aerogenen" (ohne großen Wirbelnachlauf...) Drehwinkelaufnehmer für das Windfähnchen bauen. Falls du Interesse hast, kannst du ein Dutzend von den Magnetscheibchen von mir kriegen (natürlich umsonst, ich hab noch mehr davon..). Hallsensor hab ich keinen mehr, hatte nur 3, einen hab ich kaputtgemacht und zwei sind verbaut. Den Verstärker würde man dann "abgesetzt" separat aufbauen, z.B. ins Kabel einschleifen.

Und noch was- ist aber im Moment nicht relevant:
Das Modell, in das du den Sensor jetzt eingebaut hast, ist für so eine Erprobung suboptimal; schon von der "aerodynamischen Qualität" her. Selbst wenn die künstliche Stabilität funktionieren würde, würdest du dadurch keinerlei Verbesserung der Flugleistungen feststellen. Das wäre dann aber ein anderes Thema...

Und nochmal mein Rat: Versuche, die (Erst-)Erprobung des Windfahnen-Sensors mit einem Segelmodell (kann ja was ganz einfaches sein) zu machen. Ich kann mir nicht vorstellen, daß du darauf "keinen Zugriff" hast.


Gruß,
Helmut

jww schrieb:

Ich werde es wohl nochmal probieren.

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Ketzerische Frage: Ist es möglich, den Aufbau in der Hand zu halten? Unsere Biomechanik dämpft recht gut. Natürlich hast Du dann keinen fixen Grundanstellwinkel, aber wenn die Fahne wirklich schwingt solltest Du das überlagert gut sehen.

Helmut

Kannt Du eine klein Skize reinstellen, wie Du Magnet und Hallsensor angeordnet hast? Und Wofür verwendest Du den OpAmp? Der Allegro A1301 hat ja eine recht kleine Ausgansimpedanz.

Gruss

Michu

haschenk schrieb:

Wenn ich so dein Bild ansehe, dann fällt mit u.a. auf, daß der Sensor im Bereich von Lagerung/Messwertabnahme nicht gerade "aerodynamisch" gestaltet ist. Es könnte imho sein, daß da Einiges an Wirbeln entsteht und die Windfahne einfach in diesem Wirbel-Nachlauf liegt und darauf reagiert. Das würde auch zu deiner Beobachtung passen, daß du unterschiedliche Frequenzen (nicht nur eine einzige) gefunden hast.

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Ja, da ist er nicht besonders schön. Ich wollte es einfach und klein haben -- es ist nur die Platine mit dem KMZ und dem auswertenden Controller (letztlich weniger Hardware als die OPA-Lösung bei besserer Funktion), die auch gleichzeitig den größten Teil der zur Befestigung und Lagerung nötigen Mechanik darstellt. Aufgrund der nötigen Verlängerung mit Ausgleichsgewicht konnte ich es nicht schließen -- aber ein geschlossenes Gehäuse mit darin vollständig enthaltenem Magnet bedeutet ja auch ein recht großes Gehäuse -- ob das besser ist? Dein Sensorgehäuse von 1989 war ja auch sehr groß im Vergleich zur Windfahne.
Mast und offene Kabelführung sind natürlich auch nicht ideal.

Dein Schiebewinkelsensor sieht in der Tat sehr robust und praxistauglich aus -- Respekt!

haschenk schrieb:

Und noch was- ist aber im Moment nicht relevant:
Das Modell, in das du den Sensor jetzt eingebaut hast, ist für so eine Erprobung suboptimal; schon von der "aerodynamischen Qualität" her. Selbst wenn die künstliche Stabilität funktionieren würde, würdest du dadurch keinerlei Verbesserung der Flugleistungen feststellen.

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Erstens ist es wirklich das derzeit einzige, was hier flugfähig herumliegt (außer einem Paar Tragflächen ohne Rumpf und alles), zweitens ging es mir nur um das Prinzip: liefert der Sensor ein verwertbares Signal im ersten Schritt, im zweiten Schritt: fliegt das Gebilde noch stabil mit Regler und Schwerpunktrücklage. Flugleistungen total nebensächlich. Auch wichtig: das Ding ist robust, Verlust keine Tragödie. Vor dem Umzug wird er entsorgt.

haschenk schrieb:

Und nochmal mein Rat: Versuche, die (Erst-)Erprobung des Windfahnen-Sensors mit einem Segelmodell (kann ja was ganz einfaches sein) zu machen. Ich kann mir nicht vorstellen, daß du darauf "keinen Zugriff" hast.

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Ich habe wirklich selber nix mit Leitwerk, außerdem kein Auto, bin nicht Mitglied in einem Verein, habe wenig Zeit, wir werden demnächst umziehen etc...
Heute hab' ich nen Kollegen gefragt, ob mein Sensor bei ihm mitfliegen könnte -- das ginge schon, aber bedeutet auch einiges an (Zusatz-)Aufwand, den ich ebenso in den Bau eines eigenen Modells investieren könnte -- das wird dann halt erst im Herbst oder Winter fertig.

MarkusN schrieb:

Ketzerische Frage: Ist es möglich, den Aufbau in der Hand zu halten? Unsere Biomechanik dämpft recht gut. Natürlich hast Du dann keinen fixen Grundanstellwinkel, aber wenn die Fahne wirklich schwingt solltest Du das überlagert gut sehen.

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Daran habe ich auch schon gedacht. Auf dem Liegerad geht das nicht, da muss ich mal mit dem normalen auf eine ungefährliche, aber gut geteerte Straße. Das wird wohl der nächste Schritt sein...
Der zweite Versuch auf dem Liegerad (mit den erwähnten Verbesserungen) ging nämlich in die Hose. Unruhiges Signal, manchmal konnte man 4-6Hz deutlich in der Aufzeichnung sehen. Aber: bei 25km/h Fahrtgeschwindigkeit (viel schneller war ich mit so wenig Luftdruck wohl nicht beim Ausrollen) und 1430mm Radumfang ergeben sich 4,85Hz -- also kann das wohl auch vom Reifen kommen.

Gruß,
Jens

Hallo,

@Michu
ich hänge mal einen Ausschnitt aus meiner Entwurfszeichnung an; daraus ist der Aufbau ersichtlich.
Noch zu 2 wichtigen Details:
Der Abstand Sensor-Oberfläche zu Magnetscheibchen-Rand beträgt 1,7 mm (hab ich in Vorversuchen als günstigen Wert ermittelt).
Das Magnetscheibchen (doppelt schraffiert gezeichnet) hat eine untolerierte Mittenbohrung von 1 mm; die im Gehäuse eingepresste Welle aber nur 0,8 mm Dm. Der Rotor samt Scheibchen ist also nur in den Lagerstellen am oberen und unteren Rand auf der Welle gelagert; so lassen sich die Lagerstellen genauer herstellen.

Bei einer Anwendung als Anstellwinkelmesser würde ich das Scheibchen fest mit einer 1mm-Welle verbinden, zusammen mit der Windfahne. Die Lagerung der Welle muss dann natürlich rechts und links in ein einer Gabel o.ä. erfolgen.

Der Verstärker ist notwendig, um das Signal des Sensors auf einen Spannungshub zu bringen, mit dem man den ADC des µCs "vernünftig" aussteuern kann. Ich finde die Schaltung jetzt auf die Schnelle nicht; es ist aber ein ganz einfache Grundschaltung zur Gleichspannungsverstärkung; der OpAmp ist ein Typ im SOT23-5 Gehäuse.


@Jens
Naja- ich weiß nicht, was ich dir dann noch raten soll. Einen gewissen Aufwand muß man bei solchen Experimenten schon treiben...
Kennst du meine Arbeit zum "Elektronischen Wollfaden" (Schiebewinkel-Regler)?
Hatte ich damals auch im "FMT-Kolleg" veröffentlicht. Von dem Artikel habe ich noch einen (nicht sehr guten, aber lesbaren) Scan als PDF. Der damaligen Zeit entsprechend ein Grab von Analog-Bauteilen, aber auch mit Windfahne... Dies (und noch etwas mehr) will mein Bekannter mit heutiger Technik umsetzen.


Gruß,
Helmut

Danke Helmut. Deine Lösung brachte mich auf folgendes:

der Magnet hält gleichzeitig die Winfahne auf der Achse und ist so angeordnet, dass er über einen kleineren Winkelbereich grössere Feldänderung im Hallsensor bewirkt, der muss ja nicht über 360° brauchbar sein. Kannst Du diese Idee mit deiner Erfahrung beurteilen, verwerfen oder optimieren?

Windfahne

Windfahne

Hallo Jens,

die Windfahne im Foto finde ich etwas "somderbar" was den Querschnitt anbelangt. Ein Keil, Spitze nach vorne.
Gibt´s eine Grund für die Wahl diese Querschnitts? Ich könnte mir vorstellen, daß der Keil bei Anstellwinkeländerungen schnell abreißt und auch die Wirbel an der dicken senkrechten Kante für Unruhe sorgen.

Helmut hat ja z.B. auch nur eine dünne(!) ebene Platte genommen.
Ich würde ein Dreieck z.B. 3cm lang, 3cm breit nehmen aus dünnem Material (.5mm)

Gruß,
Bernd

ps. tolle Arbeit!

Moin,

Merlin schrieb:

die Windfahne im Foto finde ich etwas "somderbar" was den Querschnitt anbelangt. Ein Keil, Spitze nach vorne.
Gibt´s eine Grund für die Wahl diese Querschnitts?

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Ja, den gibt es. Meine vorigen waren 'flach' und zeigten, soweit ich das beurteilen kann, das gleiche Problem. Dann habe ich das gelesen:

http://www.rcgroups.com/forums/showpost.php?p=18638568&postcount=11
http://www.rcgroups.com/forums/showpost.php?p=18638790&postcount=15
http://www.rcgroups.com/forums/showpost.php?p=5349898&postcount=3

Alle kommerziellen Windfahnen, die ich bisher gesehen habe (das sind nicht viele, außerdem unterliegen sie vollkommen anderen Bedingungen) hatten ebenfalls dieses Keilprofil.

Dieser Gary hat auch ein Video von einer seiner Windfahnen auf youtube. Inzwischen ist er der Meinung, dass sie noch immer schwingen:


Eine weitere: http://www.rcgroups.com/forums/showpost.php?p=5796415&postcount=17

@Helmut:
Deine Ratschläge werde ich schon annehmen, nur eben langfristiger gedacht, weil ich es auf einem eigenen Segler testen möchte und nicht mit eingeschränkten Möglichkeiten und erschwerter Auswertung auf dem Modell von jemand anderem.
Dann kann ich auch in Ruhe aerodynamische Verbesserungen testen sowie Einbaupositionen etc. Doch zunächst kommt der Fahrradversuch mit "biodynamischer Dämpfung".

Gruß,
Jens

Hallo,

@Michu
Ich finde leider das Schaltbild des Sensorverstärkers (mit den Bauteilewerten) nicht mehr, aber das Layout (s.Bild) des Platinchens ist noch da; aus dem kann man die Schaltung rekonstruieren. Es ist ein ganz einfacher invertierender OpAmp-Verstärker. Das Platinchen ist doppelseitig, aus 2 einseitigen 0,5 mm Platinchen, "Rücken an Rücken" zusammengeklebt. R1/R5 bestimmen die Verstärkung; R3 ist ein SMD-Trimmpoti, mit den Vorwiderständen R2,R4 (dienen zur Reduzierung des Einstellbereichs) stellt man den Arbeitspunkt des OpAmps (Vcc/2) ein; und damit kann auch ein Offset des Hallsensors kompensiert werden. R6 ist nur ein Schutzwiderstand.


Dein Sensorvorschlag hat imho 2 Mängel:
a)
Durch die Eisenscheibe ziehen sich die drehbaren und festen Teile mehr oder weniger an (ist wohl auch so gedacht), aber Spitzenlager mögen axiale Kräfte garnicht... Schlimmer ist, daß bei der geringsten Unsymmetrie (Exzentrizität, Schiefstellung) der Eisenscheibe sich die Teile so einstellen, daß der magnetische Fluß ein Maximum (bzw. die Reluktanz = magnetischer Widerstand im Kreis ein Minimum) wird. D.h., du hast eine (schlecht definierte) "magnetische Rückstellfeder". Hierzu habe ich einschlägige negative Erfahrung und vermeide deshalb Eisenteile in solchen empfindlichen Anordnungen.

b)
Die Orientierung deines Magnets ist falsch. Damit wirst du zwar beim Drehen ein Signal des Sensors bekommen, aber das ist zweideutig, und über die Linearität mit dem Drehwinkel reden besser nicht. Der Magnet wendet dem Sensor immer dieselbe Seite (Nordpol) zu, damit geht das Sensorsignal nie auf/durch Null bzw. es wird nicht sein Vorzeichen wechseln. Eine solchen "Nulldurchgang" möchte man aber als "Referenzpunkt" stets haben (bei Windfahne in Nullage).

Zur Verdeutlichung und als Nachtrag zu meiner Zeichnung noch ein Bild:
Es zeigt das Magnetfeld in/um das Scheibchen, der Sensor ist durch das rote Rechteck dargestellt. Der Knackpunkt dabei ist, daß das Bild für die Windfahne in NUllposition gilt. Die Feldlinie(n) verlaufen dann tangential durch den Sensor, d.h. senkrecht zu seiner empfindlichen Achse, und er wird das Ausgangssignal "Null" (= Vcc/2) liefern. Dreht man das Scheibchen nun z.B. nach links, dann gehen die Feldlinien schräg nach oben durch den Sensor, haben also eine Komponente in der empfindlichen Achse, und der Sensor misst diesen Wert (als Unterschied zu Vcc/2). Dreht man das Scheibchen nach rechts, dann gehen die Feldlinien schräg nach unten und haben auch eine Komponente in der empfindlichen Sensorachse, aber jetzt in umgekehrter Richtung; der Sensor liefert jetzt eine Spannung nach der "andern Seite" von Vcc/2.

So erhält man nicht nur der erwünschten "Nulldurchgang", sondern auch einen rel. großen linearen Bereich, s. meine dargestellte Kennlinie. Solche einfache Magnetkreis-Konfigurationen kann man sehr schön mit dem freeware-Programm "FEMM" simulieren, studieren und optimieren; darauf einzugehen würde aber jetzt zu weit führen.

Zum Windfähnchen noch:
Ich sehe keinen plausiblen Grund, warum man das keilförmig machen sollte. Eher im Gegenteil- ab einer gewissen Dicke der Endkante wird sich eine sog. "Karman´sche Wirbelstraße" ausbilden, die das Fähnchen erst recht zum Schwingen bringt (und dies mit der Frequenz der abgehenden Wirbel, die proportional zur Anströmgeschwindigkeit ist...
Keilprofile ("wedge" und "double wedge") haben nur im Bereich der Überschallströmungen größere Bedeutung.

Bei einer Suche im web habe ich noch gefunden:


Beeindruckend, wie ruhig die beiden Windfahnen (im Windkanal) stehen... Beachten sollte man auch den Einbauort am UAV ("nose boom", zusammen mit Staudrucksonde). Für den Alltagsbetrieb nicht so geeignet, aber an einen "Forschungsmodell" schon akzeptabel.

Das im letzte post verlinkte Video ist recht interessant. Unschön, daß der Einbau nicht zu Ende überlegt ist: Weiße Fahne auf weißem Grund ist schlecht zu sehen, und der Einbau seitlich vom S-Leitwerk ist auch ungünstig; so kriegt das Fähnchen auch alle von Schiebezuständen und S-Ruderausschlägen herrührenden Verwirbelungen mit.

Man kann imho 3 verschiedene Bewegungsformen des Fähnchens unterscheiden:
a)
Es steht (fast) ruhig, zittert um ca. 0,5 - 1° hin- und her. Das ist mE der "Praxis-Normalzustand". Das Zittern rührt von der abgehenden Grenzschicht auf den beiden Fähnchenseiten her. Es dürfte sich sehr leicht "wegfiltern" lassen. Evtl. kann man da durch ein Verrunden der Nasenkante noch eine kleine Verbesserung erreichen.

b)
Es zittert/schwingt (zeitweise) mit größeren Ausschlägen. Meine Vermutung ist, daß dies entweder von einem Propellerstrahl oder von Wirbeln infolge von Schiebezuständen herrührt. Da müsste man gezielt weiter "forschen", auch in Hinsicht auf eine geeignete Filterung.

c)
Es macht große, kurzzeitige Ausschläge. Diese sehe ich als "Nutzsignale", z.B. durch Böen oder H-Rudersteuerung.

Übrigens, bei meinen Schieberegler- ("Wollfaden") Versuchen hatte ich zuletzt den Sensor im Bereich des Tragflügels über dem Rumpf. Bei laufendem Motor hat das Fähnchen durch den Propellerstrahl stark gezittert, und als Folge auch das Seitenruder-Servo. Aber die Regelung hat trotzdem funktioniert... Aber ich habe dann (nur wegen des Stromverbrauchs des Servos) die Regelung im Kraftflug immer abgeschaltet.

Die ganze Geschichte wäre sicher ein interessantes Thema für eine Studienarbeit an einer FH; vielleicht liest ja ein Studi mit...
Wenn mein Bekannter eine hochauflösende Logging- oder Telemetrie-Mimik hinkriegt, dann werde ich mich auch wieder mit der Geschichte befassen.


Gruß,
Helmut

Helmut, vielen Dank für die Antwort. Das mit dem falschen Magnetfeld habe ich auch unglücklich gezeichnet, das gezeichnete wäre nicht der Arbeitspunkt, sondern etwas verdreht. Die Idee war, das Magnet so zu legen, dass in einem kleineren Bereich ein grössere Änderung erfolgt, ein grosser linearen Bereich brauche ich eigentlich nicht, aber ohne Nulldurchgang. Literarisieren würde ich dann per SW.
Aber Dein Bild mit den Feldlinien zeigt, dass auch das nicht ganz einfach ist. Eine Rückstellung hatte ich auch nicht beabsichtigt, ich wollte nur eine Befestigung. Aber Deine Bedenken von weiterem magnetischen Zeugs in dem empfindlichen magnetischen Kreis scheinen mir plausibel. Auch das mit der Keilförmigen Windfahne. In diesem Thread weiter oben wurde ein asymmetrisches Profil erwähnt, welches helfen soll, eine Totzone zu vermeiden?

Hallo Michu,

Michu schrieb:

In diesem Thread weiter oben wurde ein asymmetrisches Profil erwähnt, welches helfen soll, eine Totzone zu vermeiden?

Zum Vergrößern anklicken....

Das mit der asymmetrischen Windfahne (ich hatte ein Link zur Arbeit von Helmut Lelke gepostet, der eine solche benutzt) sehe ich als Versuch; ob es was hilft, weiß ich nicht.

Gruß,
Jens

Hallo,

eine kurze Statusmeldung von mir: ich habe den Sensortest auf dem Normalrad durchgeführt und dabei den Sensor mit der Hand festgehalten (in der Hoffnung, dass mein Körper die Störungen vom Fahrrad einigermaßen gut dämpft). Zunächst mit der in einem vorigen Foto gezeigten keilförmigen Windfahne. Dabei war es leider nicht wirklich windstill. So richtig gut sah das Ergebnis nicht aus.

In der Zwischenzeit hatte ich eine flache Windfahne mit der Geometrie von http://www.charlesriverrc.org/articles/asfwpp/lelke_launch.htm gebaut. Heute war ich endlich mal zuhause als es windstill war und habe den gleichen Versuch mit dieser Windfahne gemacht. Hier korrelieren die Restschwingungen der Windfahne recht gut mit dem ebenfalls vom Aufbau gemessenen Drehratensignal -- das macht etwas Hoffnung für die Versuche mit einem Segler (die Anfänge dafür habe ich gemacht, sind aber schon vor ein paar Wochen in Umzugskartons verschwunden).

Eine Vergleichsmessung mit dem zunächst benutzten Nurflügel kann ich nicht mehr durchführen, er ist schon abgewrackt. Jetzt steht Renovierung und Umzug bevor, danach geht es hoffentlich weiter.

Gruß,
Jens

Windfahnen-Winkelsensor

Windfahnen-Winkelsensor

Hallo Jens,

Helmut (haschenk) hat mich gerade auf Dein Projekt aufmerksam gemacht:

Er hat mir seinen hier im Thema beschriebenen Windfahnen-Winkelsensor zur Verfügung gestellt, den ich für Schiebewinkelmessungen verwende.
Zur Zeit versehe ich diesen Analogsensor mit einem Analog-Digital-Converter, damit ich ihn direkt mit meinen anderen TWI-Sensoren benutzen kann.
In Kürze werde ich die Befestigung an meinem Wölbklappensegler fertig haben und ihn einsetzen können.

Zur Zeit werte ich die ersten Messdaten aus, die ich im Flug mit meinen pneumatischen Sensoren und meiner 5-Lochsonde gewonnen habe.
Parallel dazu habe ich Drehraten und Beschleunigungen um die Flugzeughochachse mit weiteren Sensoren gemessen.
Helmut hat seinen Windfahnensensor kalibriert, sodass ich mit diesem als Referenzsensor meine pneumatischen Winkelsensoren kalibrieren kann.

Ich werde mit Interesse Deine Versuche verfolgen.

Viele Grüße

Tempo

P.S.:
Obwohl mein Schwerpunkt gerade auf einer Antischiebeautomatik liegt (Helmut hat dies schon vor gut 30 Jahren mit vielen Operationsverstärkern und eben seinem Windfahnen-Winkelsensor realisiert), habe ich mit meiner pneumatischen 5-Loch-Sonde ebenfalls den Anstellwinkel mitgemessen. Wie es meine Zeit zulässt, werte ich den auch noch aus.

Hier mein Projekt mit einem Foto vom Experimentieraufbau:
http://www.rc-network.de/forum/show...atik-für-F3X?p=2651041&viewfull=1#post2651041

Hallo Tempo,

Tempo schrieb:

Obwohl mein Schwerpunkt gerade auf einer Antischiebeautomatik liegt (Helmut hat dies schon vor gut 30 Jahren mit vielen Operationsverstärkern und eben seinem Windfahnen-Winkelsensor realisiert), habe ich mit meiner pneumatischen 5-Loch-Sonde ebenfalls den Anstellwinkel mitgemessen. Wie es meine Zeit zulässt, werte ich den auch noch aus.

Zum Vergrößern anklicken....

Das wäre sehr interessant! Ein robuster Anstellwinkelsensor ohne bewegliche Teile ist schon was feines...

Gruß,
Jens

Anstellwinkel mit Differenzdrucksonde messen

Anstellwinkel mit Differenzdrucksonde messen

Hallo Jens,

ich habe inzwischen meine ersten Anstellwinkel(-Differenzdruck)-Messungen gesichtet.
(Es fehlt eine Kalibrierung, die bei mir zur Zeit noch keine Priorität besitzt. Ich kalibriere aber demnächst meinen Schiebewinkelsensor.)
Mit meiner Messung zeige ich Dir nur, was prinzipiell möglich ist. Da ich damit für den Anstellwinkel bei meinen Experimenten den Messbereich kenne, ersetze ich den bisher verwendeten Sensor durch einen mit optimalem Messbereich und noch feinerer Auflösung.



„Eine Rolle fliegen“

Hier gehört eigentlich das Mesdiagramm (siehe angehängte Grafik) hin ??


Die Einleitegeschwindigkeit zur Rolle lag bei etwa 90 km/h und diese Geschwindigkeit wird auf etwa 50 km/h abgebaut. Damit einhergehend nimmt der Anstellwinkel(-Differenzdruck)
von großen Werten über -120 Pa auf etwa -31 Pa ab, was dem Anstellwinkel bei einer stationären
Geschwindigkeit von etwa 50 km/h entspricht. Die zugehörenden Nickraten lassen entsprechende Anstellwinkeländerungen beim Rollen aus der Normallage in die Rückenlage und wieder in die Normallage erkennen.

Bei 135,5 Sekunden wird die Rolle durch vollen Querruderausschlag nach links eingeleitet.
Die Rollrate erreicht ihren maximalen Spitzenwert von -126 °/sec und bleibt danach während der Rolle etwa konstant bei 86°/sec. Die Rollbeschleunigung lässt sich ermitteln zu -126°/0,2sec^2 = -630°/sec^2.
Die gesamte Rolle hat somit knapp 5 Sekunden gedauert.

Zwischen 137 und 138 Sekunden befindet sich die Maschine in der Rückenlage, die Z-Beschleunigung hat den Wert -1g.

Gut lassen sich während dem Rollen die wechselnde Gierrate und der zugehörige wechselnde Schiebewinkel(-Differenzdruck) beobachten. Die Gierrate hat ihre beiden Maxima von -/+ 50 °/sec bei 136,7sec bzw. 138,7 sec. Der zugehörige Schiebewinkel, der sein Vorzeichen und damit die Richtung wechselt, ist entsprechend zeitversetzt. Der Schiebewinkel ist maximal bei 138,1 sec bzw. 139,5 sec.
Beim schlagartigen Einleiten der Rolle entsteht ausserdem typischerweise ein schnelles einmaliges Schiebe-Pendeln, hier zwischen 135,5 und 136,7 sec.

Eine Beschleunigung in Längsrichtung ist natürlich nicht messbar, von der prinzipiellen Entschleunigung beim Fahrtabbau einmal abgesehen. Im Vorzeichen wechselnde kleine Beschleunigungen in Spannweitenrichtung sind beim Rollen erkennbar. Hier überlagert sich die Schwerkraft gerade auch, wenn die Maschine kurzzeitig in Messerfluglage ist.

(Anmerkung: Die Sensoren sind noch unkalibriert und der Nullpunkt noch unkorrigiert.)

Messung vom 25.06.2012


Viele Grüße

Tempo

Hey, schön zu lesen, dass du noch dran bist.
Ich freu mich auf noch mehr bunte Bilder.

Grüße

Kurbel

Schenk´scher Winkelsensor im Einsatz

Schenk´scher Winkelsensor im Einsatz

Hallo Jens,

hier siehst Du den Winkelsensor von Helmut im Einsatz.
Er ist sowohl als Schiebewinkel- als auch als Anstellwinkelsensor zu gebrauchen !



Das Foto habe ich bei einer etwas komplexeren Untersuchung gemacht.
So habe ich u.a. mit der im Bild ersichtlichen Mikrokamera den Winkelsensor im Flug beobachtet.
In meinem Falle habe ich z.B. Schiebeflugzustände eingeleitet oder auch Rollen geflogen.
Der Sensor funktioniert einwandfrei und steht ruhig in der Strömung.


Ich habe bereits eine weitere Sensoranordnung in Arbeit, bei der dann zwei Schenk´sche Winkelsensoren im 90-Grad-Winkel zueinander angeordnet sind. Es werden damit gleichzeitig Anstellwinkel und Schiebewinkel gemessen.

Parallel dazu misst beide Winkel ebenso meine 5-Lochsonde, deren Drucköffnungen an der Rumpfspitze zu erkennen sind:




Viele Grüße

Tempo

Film über Schenkschen Winkelsensor im Einsatz

Film über Schenkschen Winkelsensor im Einsatz

Hallo Jens,

dort habe ich meine Filmdokumentation eingestellt:

http://www.rc-network.de/forum/show...atik-für-F3X?p=2993237&viewfull=1#post2993237

Bilder sagen eben mehr als viele Worte ... und bewegte Bilder noch mehr ...

Viele Grüße

Tempo

An dieser Stelle vielen Dank an Helmut Schenk, der mit entscheidenden Impulsen, Ermutigung und durch Weitergabe seines Wissens zum Erfolg beigetragen hat. Er hat den gezeigten Windfahnen-Winkelsensor gebaut !

Hallo,

zunächst wünsche ich allen ein gutes neues Jahr!

@tempo (heute früh in einer offline-Zeit geschrieben bevor ich Deinen letzten Post kannte):
sehr interessant, ich habe auch Dein Video im "Wölbklappenautomatik"-Thread gesehen. Die
Sensoren sind wirklich aufwendig gefertigt, dazu würden mir die Mittel fehlen.
Liefert Deine Drucksonde ein ähnlich gutes Signal wie die Windfahne? Und wie anfällig ist er
gegenüber dem Einsammeln von Mutter Erde bei der Landung?

Meine Versuche sind wie zu erwarten sehr langsam vorangeschritten. Aus
vorhandenen Resten habe ich einen 1,5m-Leitwerkler zusammengebaut, um
meinen Sensor auf einem ordentlich längsstabilen und gut bedämpften
System zu testen. Die Ergebnisse waren auch nicht besser als auf dem
unaufwendigen Nurflügel. Allerdings war mir aufgefallen, dass der
Flieger recht unruhig flog, obwohl fast Windstille herrschte --
daraufhin habe ich meine Positivbau-Erfahrungen aufgefrischt und einen
ordentlichen Satz Tragflächen gebaut (die vorigen waren weich:
Styropor, schlechter Holm und Paketband-Oberfläche). Das Modell ist jetzt
eingeflogen, Flüge mit dem Sensor habe ich aber noch nicht gemacht.
Mal sehen wann ich dazu komme und ob ich es schaffe, den Sensor vorher
mechanisch noch spielfreier zu machen.

Gruß,
Jens

jww schrieb:

Hallo,
...

@tempo (heute früh in einer offline-Zeit geschrieben bevor ich Deinen letzten Post kannte):
sehr interessant, ich habe auch Dein Video im "Wölbklappenautomatik"-Thread gesehen. Die
Sensoren sind wirklich aufwendig gefertigt, dazu würden mir die Mittel fehlen.
Liefert Deine Drucksonde ein ähnlich gutes Signal wie die Windfahne? Und wie anfällig ist er
gegenüber dem Einsammeln von Mutter Erde bei der Landung?
...

Gruß,
Jens

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Hallo Jens,

ja, meine 5-Lochsonde arbeitet einwandfrei !

Ich habe bereits meine 5-Lochsonde mit Hilfe des Schenkschen Winkelsensors im Flug kalibriert.
Meine 5-Lochsonde liefert ausreichend genau den Schiebewinkel. Dabei ist sie für den Alltagsgebrauch wesentlich robuster als der Schenksche Winkelsensor. So hat sich schon ab und an mein Flugzeug mit der Nase in einen Maulwurfshügel gebohrt oder ist auch wie bei F3J-Punktlandungen üblich wie ein Speer im Boden gesteckt. Das macht meiner 5-Lochsonde nichts aus, ich reinige lediglich danach die Drucköffnungen ...

Der Schenksche Winkelsensor ist dagegen ein hochpräziser Referenzsensor, der allerdings leicht beschädigt werden kann. Am sichersten aufbewahrt ist der Schenksche Winkelsensor im freien Flug und am gefährlichsten für ihn ist der Transport zum Flugfeld oder seine Lagerung in der Werkstatt

Viele Grüße

Tempo