Brushless Regler mit Vorwiderstand betreiben, geht das?

Hallo in die Runde,
da mein Wissen in Sachen Elektrotechnik begrenzt ist, hätte ich da mal eine Frage und hoffe auf Hilfe.

Angenommen ich möchte bei einem Antriebstest (Akku-Wattmeter-ESC-Brushless-Impeller) verschiedene Betriebspunkte (Drehzahl, Schub, Leistung) mitplotten. Wie mache ich das am besten?
Schubmessung über eine Waage, Drehzahl über Spannung x kV und Leistung näherungsweise über Wattmeter? Aber wie bekomme ich konstante Spannungen gestellt? Falls ich einen passenden Thread übersehen habe, bitte ich um einen Hinweis.

Meine ÜBerlegungen sind wie folgt:

Überlegung 1: Einfach die Akkus variieren ist wohl am einfachsten. Dann könnte ich 1s-6s akkus durchgehen und hätte bei Vollgas die Betriebspunkte (konstante Spannung) und kann mit dem Watt-Meter zwischen Akku und ESC U und I messen, bräuchte aber viele verschiedene Akkus.

Überlegung 2: ich nutze eine Funke mit throttle end poinst und limitiere die Spannung für den Motor auf X%. Wenn ich dann vorne 6s anschließe kann ich mit 16,6%/33,3%/50%/66,6%/83,3%/100% ja im grunde auch 1s-6s am motor stellen, was aufgrund PWM-Signal aber nur die mittlere Spannung ist. Meinem Verständnis nach würden beim Wattmeter zwischen Akku und ESC aber ja immernoch die 6s anliegen, d.h. statt einer reduzierten Spannung würde dort ein reduzierter Stromfluss angezeigt werden (was ich nicht so toll fände). Oder habe ich hier einen Denkfehler?

Überlegung 3: Zwischen Wattmeter und Akku wird ein Vorwiderstand geschalten. Je nach größe des Vorwiderstandes müsste ja die anliegende Spannung beim Wattmeter/ESC begrenzt werden, wobei ein Sortiment an Leistungswiderständen wohl günstiger sein dürfte als ein Sortiment verschiedener Akkus. Auch hier könnte ich einfach wieder mit "Vollgas" die Betriebspunkte abfahren. Andererseits würde die Stromstärke durch den Widerstand ja auch durch den ESC/Motor fließen, obwohl sie dort evtl gar nicht benötigt wird. Wenn das geht, wäre das wohl meine favorisierte Lösung, aber ich kann ehrlich gesagt schwer einschätzen wie gefährlich das für die Elektronik sein könnte.

Denke ich zu umständlich? Ich wäre für Tipps und Hilfestellungen zur Lösung des Problems dankbar.
Viele Grüße
Heiko
 
Hallo Heiko,

hier meine Erfahrungen:

Schubmessung über Waage ist denke ich der richtige Weg.

Bei der Drehzahl entweder mit einem optischen Sensor oder über einen Regler mit Telemetrie. Die KV sind nur im unbelasteten Fall korrekt. Wenn ein Propeller montiert ist, bremst dieser den Motor ab. Die Modellbauregler arbeiten nach dem Prinzip, dass sie das Drehfeld stellen, indem sie die Rotorposition über die nicht bestromte Motorspule messen und dann das Drehfeld dementsprechend etwas voreilen lassen.
Ich habe vor vielen Jahren einmal einen Speedy BL Regler gebaut. Dieser konnte mit RS232 an einen PC angeschlossen werden und hat die Drehzahl in einem kleinen Programm ausgegeben. Man musste nur die Polzahl des Motors noch angeben.

Durch die Art der Regelung werden auch deine Überlegungen 1 und 2 nicht korrekt funktionieren. Mit Akkus hast du auch keine stabile Spannung am Regler, es gibt immer einen Spannungsabfall am Innenwiderstand des Akkus und den Leitungen.
Ich befürchte so etwas erreichst du bei den hier üblichen Strömen nur mit einem Netzteil, das über einen Sense - Eingang verfügt. Über diesen misst dieses Netzteil seine eigene, ausgegebene Spannung direkt am Regler und regelt den Spannungsabfall in den Leitungen nach. So ein Netzteil ist allerdings alles andere als günstig.

Zu Überlegung 3 kann ich dir nur raten, das nicht zu testen. Dadurch kann der Regler zerstört werden. Da unsere Regler pulsartig Strom ziehen, hast du bei einem Vorwiderstand schlagartige Spannungseinbrüche. Lässt der Strom dann nach, gibt es sogenannte Spannungsspitzen. Diese sind oft um einiges höher als die Spannung des Akkus. Das kann die FET's im Regler zerstören. Dieser Effekt kommt schon bei zu langen Leitungen zwischen Akku und Regler zum Tragen. Deswegen werden die Pulsströme am Regler mit Kondensatoren abgefangen und somit geglättet.

Zum Vermessen nehme ich immer wie du schon geschrieben hast, ein Wattmeter, das Spannung, Strom und Leistung anzeigt. Zum Drehzahl messen verwende ich den oben genannten Regler.
Messungen mit einem wie oben beschriebenen Netzteil habe ich in der Firma schon gemacht, aber nur aus Interesse, die realen Bedingungen sind ja nunmal mit Akkus. Interessant war aber, das einige Firmenangaben doch etwas geschönt sind ;)

Als alternative fällt mir noch ein, das ganze mit einer Fernsteuerung mit Telemetrie zu machen. Hier gibt es ja mittlerweile einiges an Sensoren.

Ich hoffe das hilft dir etwas weiter.

VG, Johannes
 
Ich messe Drehzahl optisch, dann hinten dran ein Anemometer für die Pitchspeed,
den Rest über ein Wattsup. Das ganze bis 6S, mehr hatte ich noch nicht, mit einem regelbaren Netzteil 30A/30V, oder halt ein entsprechender Akku,
ist für mich nur bei Antrieben zwischen 3-6S von Interesse, da gibts schon Akkus in passender Grösse.
Schub .. naja, ergibt sich halt. Hat man die Drehzahl, Pitchspeed und Propellergröße, kann man sich den (Standschub) schon zusammenreimen.
Evtl. noch ein .. wie hiess das noch gleich, irgendsoein Lipo-Checker, Junis Cell-log ?? um zu sehen wie die Zellen (evtl. einzeln) zusammenbrechen.
 
Danke für die schnellen Rückmeldungen, das hat mir schon mal wieder etwas weiter geholfen.

Zu Überlegung 3: sowas hatte ich befürchtet, dann ist die idee wohl vom Tisch -.-

Zu Überlegung 1+2: im grunde kommt es nicht darauf an eine genaue spannung zu stellen, sondern einen möglichst konstanten zustand zu erreichen (ca. 10 sec um die messungen zu machen und ggf. Werte zu notieren). Wenn bei 6s die spannung unter Last um 1-2V einbricht, dann aber unter konstanter Last auch U und I konstant bleiben würde mir das schon reichen. Mir ist allerdings neu, dass neben der Spannung auch die kv beim Motor einbrechen. Gibt es da Daumenwerte wieviel das ungefähr ist? Muss ich davon ausgehen, dass nen 600 kv motor unter Last auf 550 oder gar 500 kv einbricht? Das würde meine Überlegungen 1+2 in der Tat gehörig torpedieren.

Um das ganze jetzt noch ein wenig komplizierter zu machen muss ich glaube den Impeller noch ein wenig konkretisieren. Der Impeller arbeitet nähmlich nicht in Luft sondern in Wasser (womit die optische Drehzahlmessung entfallen dürfte). Tatsächlich habe ich nämlich auch den Eindruck, dass die Herrstellerangaben geschönt sind und der Impeller längst zu kavitieren begonnen hat. Deswegen ist der Zusammenhang zwischen Drehzahl / Leistung / Schub eben leider dann nicht mehr ganz so trivial. ^^
@johannes: kannst du hinsichtlich des Reglers mit Telemetrie bitte nochmal etwas ausführlicher deine Erfahrungen schildern? War/Ist das ein Eigenbau oder gibts das auch fertig zu kaufen?

Viele Grüße und schonmal Danke im Vorraus
 
Hallo Heiko,

ich meinte die Jeti Mezon Pro regler. Der sendet per Telemetrie alle Daten die du brauchst zum Sender. Allerdings brauchst du dafür halt auch ein Jeti System. Ich verwende mittlerweile in fast jedem Elektromodell einen Jeti MUI Sensor als quasi Tankanzeige. Der sendet Spannung, Strom und entnommenen Kapazität zum Sender. Das würde ja für deine Anwendung auch schon fast reichen. Fehlt halt die Drehzahl.

Den Speedy BL Mega habe ich damals selbst gebaut. Dazu habe ich vom Entwickler eine Platine und einen programmierten Kontroller gekauft. Den Rest der Teile habe ich von gängigen Elektronikversendern gekauft.
Da müsstest du mal nachfragen ob es die Teile noch gibt. Ist allerdings alles SMD (0805 glaube ich), also recht anspruchsvoll zum Handlöten.
Hier mal der Link zur Seite: Speedy BL Mega

VG, Johannes
 

Gerd Giese

Moderator
Teammitglied
Wenn einen Antriebsdaten-Sensor, dann den UniSensE von SM-Modellbau.
Der liefert neben Strom/Spannung auch die Drehzahl des Motors (Polzahl und Getriebe lassen sich einstellen)
und zusätzlich noch ein Variosignal, falls man einen Segler fliegt.
 

onki

User
Hallo Heiko,

Ich hatte auch mal vor einen Teststand zu bauen. Hab ich aber alles wieder verworfen, weil meine Räumlichkeiten das nicht hergeben und auch auf dem Balkon unpassend ist.
Damals hatte ich mir einen Sperrholz-Frästeilesatz gekauft, der den Teststand darstellt und an die Tischplatte geklemmt werden kann. Dort kann dann über eine Art Wippe auch eine handelsübliche Waageangeschlossen werden.
Als Sensorik hatte ich eine wie dafür geschaffene Kiste namens PowerAnalyzer Pro von Medusa Research (den haben mir meine Arbeitskollegen in USA besorgt). Gibt es leider nicht mehr.
Das Ding hatte die komplette Sensorik (Analogeingang für Schub von der Waage mit Analogausgang; Drehzahl, Temperatur) und hatte noch einen Ausgang für den Regler, damit man Leistungskurven vom PC aus gesteuert genereieren und "ferngesteuert" fahren konnte.
Funzt heute noch am Win10 Rechner obwohl schon über 15 Jahre alt.

Huete kann man das, wie Gerd schon sagt über die Fernsteuerung und einen UniSens (oder UniLog) realisieren.

Die genannten Eigenbau-Regler stammen noch aus der Brushless-Frühsteinzeit. Kann ich bei den Reglerpreisen heute (aktuell wird ein 80A Regler für 16 Euro diskutiert) nicht mehr empfehlen.

Heute kaufe ich meine Antriebe bei Andi Reisenauer. Da weiß ich dass die Werte vernünftig gemessen wurden und nicht mir irgendwelchen Berechnungstools gewürfelt wurden. Hab da leider schon zu oft in die Miste gegriffen.

Und ich weiß, das die Werte vom Prüfstand sind und in der Realität auch (mit winzigen Abweichungen) so bleiben. Es soll ja Autohersteller geben, wo das nicht so ist bei gewissen Abgaswerten.

Gruß
Onki
 
Danke für den Hinweis/Input zur Telemetrie, das geht absolut in die richtige Richtung und scheint mir eine deutlich bessere Lösung also meine Lösung mit Stückwerk und einzelner Messwerterfassung...

Der UniSens-E bietet ja im grunde wirklich alles was man braucht. Oder zumindest fast: wenn es dafür noch nen Kraftsensor gibt (oder man eine digitale kofferwaage einbinden kann, was ja im grunde nix andere ist) dann wäre es perfekt, dann könnte man sich so ein "Prüfstand" bauen, die Werte per Datenlogger mitplotten, hätte keinen Stress und kann zu Hause in Ruhe die Auswertung fahren.

Kennt ihr noch Lösungen zur Gewichtsmessung die man da mit einbinden kann?
Und dann hab ich nicht so ganz verstanden wie der Brushless Drehzahlsensor angeschlossen wird... wird der auch elektrisch "zwischengeschaltet" oder arbeitet der magnetisch, so dass der einfach außen ans Motorkabel geklebt werden kann?!
 

milu

User
@onki "... Die genannten Eigenbau-Regler stammen noch aus der Brushless-Frühsteinzeit. ..."
Ja, war mit Jo Achinger beteiligt, habe Platinen Layouts für Speedy BL und Mega Regler optimiert, ProgBox Platinen-Layout und Platinen (auf Atari und geätzt - Handarbeit!) hergestellt (ML)...
Drei Speedy BL ausrangiert und liegen in eine Küste: "Geschichten"!
Gerne gebastellt - teuer damals! Jo hat uns sehr früh verlassen, Thomas Radetzki hat es übernommen, aber seit Jahre kein Kontakt mehr.
 
Hallo Heiko,

das UniSensE hatte ich bisher noch gar nicht auf dem Schirm, sieht aber sehr gut aus. Vor allem ist es mit den meisten gängigen Systemen kompatibel. Ich werde das in einem der kommenden Modelle testen. Ich denke da machst du nichts falsch.
Wenn ich das richtig verstanden habe, musst du für die Drehzahlmessung nur eine Motorphase mit dem rpm - Eingang verbinden. Ich denke so erkennt das UniSensE jede bestromung der Phase und kann so die Drehzahl errechnen. Genauer geht es nicht.

@ onki: Da hast du sicher recht, bei den heutigen Reglerpreisen lohnt ein Eigenbau nicht mehr. Aber ich denke er kann immer noch mit einem billigen Regler locker mithalten. Ich habe das Teil nun schon bestimmt 15 Jahre im Einsatz und noch nie ein Problem gehabt 😀 . Mit keinem Motor. Die Software würde mich echt interessieren 🙃, da steckt schon unheimlich viel know how drin.

Viele Grüße,
Johannes
 

onki

User
DataExplorer oder die jeweilige Software deines RC-Systems.

Hätte jemand Interesse an meinem "Pfüfstand"? ich brauch den echt nicht mehr.

Gruß
Onki
 

onki

User
Mit meinem PowerAnalyzer ginge das.
Die RC-Systeme sind Logger, speichern das Zeug also auf die Karte zur späteren Ansicht.

Für direkte Anzeige bräuchtest du GPS-Wettbewerns-Equipment.
 
Bin aktuell noch nen bissl unschlüssig.

Der Unilog 2 mit U/I-Sensor und RPM-Sensor würde im Grunde als Data-Logger ja schon ausreichen und hat noch 3 universelle analoge Sensoreingänge wo sich vielleicht sogar noch eine Wägezelle (z.B. https://www.robotshop.com/de/de/50-kg-mikro-wagezelle.html) anschließen ließe. Hat da jemand eine Idee wie das geht?

Andererseits sieht die Kombi GPS-Logger3 + UniSens-E auch sehr verlockend aus und wäre wohl die bessere Wahl wenn die Kraftmessung in beiden Fällen nicht funktioniert?!

Hat die Systeme hier wer im Einsatz und kann von Erfahrungen berichten?!
 
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